沿空留巷施工與支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

塵興邦，丁 鍇，姜子琦，杜樹言

（山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院，山東 青島 266590）

在傳統(tǒng)的采礦工作面技術(shù)中，采空區(qū)沿空留巷支護(hù)技術(shù)是采礦技術(shù)的一個重大變革。簡要論述：礦井采空區(qū)側(cè)巷支護(hù)技術(shù)是對采空區(qū)采后沿采空區(qū)邊緣原有的回采礦井內(nèi)進(jìn)行維護(hù)[1]。采用一定的技術(shù)手段，為下一段預(yù)留上段槽位。這種留巷方法是將沿采空區(qū)邊緣的留巷保持在原來的槽位，即沿采空區(qū)留巷。其目的是恢復(fù)傳統(tǒng)采礦方法中保留的安全礦柱[2]。采空區(qū)側(cè)巷支護(hù)技術(shù)的意義在于最大限度地回收資源，避免礦產(chǎn)損失[3]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，礦井內(nèi)施工及支護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展，逐步成熟，已成為重要的采礦技術(shù)。

1 礦井施工及支護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

沿空留巷技術(shù)一般適應(yīng)于礦井開采緩傾斜和傾斜、厚度在2.5m以下的薄及中厚礦層其施工方法和支護(hù)技術(shù)經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，目前比較理想和應(yīng)用的技術(shù)方案有現(xiàn)礦井柔模支護(hù)填充技術(shù)，高水材料支護(hù)等。

1.1 支護(hù)方法和形式

傳統(tǒng)的沿空留巷礦井內(nèi)支護(hù)技術(shù)為棚式支護(hù)，在礦井掘進(jìn)階段上方頂板沒有較大的活動，礦井內(nèi)礦層變形量較小，因而架棚支護(hù)能夠滿足要求[1]但是在工作面回采階段，受采動造成的超前支撐應(yīng)力影響，礦層變形量很大，架棚支護(hù)很難適應(yīng)采動階段的礦井內(nèi)礦層變形，與架棚支護(hù)相比，錨桿支護(hù)屬于主動支護(hù)，錨桿網(wǎng)梁聯(lián)合支護(hù)將礦井內(nèi)兩幫及頂板組合成整體，通過錨固力改變錨固區(qū)礦井內(nèi)受力狀態(tài)，提高礦產(chǎn)破碎區(qū)和塑性區(qū)體的峰后強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度，改善其力學(xué)性能，充分發(fā)揮礦產(chǎn)的自承能力，控制礦井內(nèi)變形[2]，但由于礦井深部開采的影響，礦井內(nèi)壓力明顯，變形嚴(yán)重，直接頂板整體下沉，錨桿本身無法承載，只能組合，礦井內(nèi)的復(fù)合頂板采用錨桿支護(hù)，無論是否按懸吊概念還是加固拱作用理論，都不能保證支護(hù)的支護(hù)能力和安全性。鋼筋支護(hù)措施必須在礦井錨桿支護(hù)的基礎(chǔ)上采取，錨桿支護(hù)可與鋼梯、金屬網(wǎng)共同支護(hù)。能有效防止頂板松動礦井內(nèi)礦層。同時，鋼帶和鋼梯的傳力也能使錨桿受力均勻，利于提高礦井內(nèi)錨桿的整體支撐力。

1.2 礦井內(nèi)土支護(hù)技術(shù)

在支護(hù)過程中，礦井內(nèi)土支護(hù)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，主要是充分利用柔性模板的滲透性。為了滿足流動性大、強(qiáng)度高的礦井內(nèi)支護(hù)的需要，在保證流動性的同時，必須增加水泥使用量。泵注的材料比原混材料有很大的優(yōu)越性，其含砂率比普通泵注材料大得多。就泵送的材料而言，同一種材料的比例不同，對材料的要求也不同。除了三種最重要的材料外，還需要添加粉煤灰和摻合料，這兩種材料都會增加流動性和可加工性，并增加泵注材料的密度。

1.3 礦井內(nèi)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

充填開采技術(shù)作為解決工程開采技術(shù)，是礦井工程技術(shù)的一大革新，其中，膏體充填式礦井綠色開采技術(shù)的重要組成部分，把礦井附近的工業(yè)爐渣、劣質(zhì)土、周圍固體垃圾等在地面加工制作成不需要脫水處理的牙膏狀漿體，采用充填泵或重力加壓，通過管道輸送到井下，適時充填采空區(qū)或離層區(qū)，形成以膏體充填體為主的上覆礦層支撐體系，有效控制地表沉陷在工程允許值范圍內(nèi)，安全開采礦井下壓礦，保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和地下水資源，不過，由于目前的傳統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備體積龐大，且無法適應(yīng)井下高溫、潮濕等惡劣條件，更無法完成充填體長期實(shí)時在線的監(jiān)測任務(wù)，尤其是在當(dāng)?shù)V井內(nèi)壓發(fā)生變化時，填充材料振動，極有可能損壞監(jiān)測裝置，為此，我們提出了一種沿空留巷膏體填充體在線監(jiān)測系統(tǒng)來解決上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：

一種沿空留巷膏體填充體在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括安裝塊，所述安裝塊的下端兩側(cè)均設(shè)有固定裝置，所述安裝塊的上端設(shè)有安裝槽，所述安裝槽的相對側(cè)壁上均設(shè)有移動槽，所述移動槽內(nèi)的相對側(cè)礦壁上共同固定有光桿，所述光桿上滑動套接有滑套，所述滑套的下端和移動槽內(nèi)的底部之間的光桿上固定套接有第三減震彈簧，所述移動槽內(nèi)安裝有第一滑塊，所述第一滑塊的一側(cè)設(shè)有開口，所述開口的相對側(cè)礦壁上均設(shè)有滑槽，所述滑槽內(nèi)安裝有第二滑塊，所述第二滑塊的一側(cè)和滑槽內(nèi)一端側(cè)礦井壁之間共同固定有第二減震彈簧，兩個第二滑塊的相對一側(cè)分別轉(zhuǎn)動連接在滑套的兩側(cè)，兩個第一滑塊的一側(cè)共同固定有連接塊，所述連接塊的上端設(shè)有連接槽，所述連接槽的相對側(cè)壁上均轉(zhuǎn)動連接有兩個相互平行的第一轉(zhuǎn)軸，且同一側(cè)的兩個第一轉(zhuǎn)軸為一組，同一組第一轉(zhuǎn)軸之間共同轉(zhuǎn)動連接有套環(huán)，其中一個套環(huán)的下端兩側(cè)均轉(zhuǎn)動連接有滑桿，所述連接槽內(nèi)的底部兩側(cè)均轉(zhuǎn)動連接有兩個相互平行的承載塊，所述承載塊內(nèi)設(shè)有承載腔，所述承載腔內(nèi)安裝有擋板，且滑桿的下端貫穿承載塊并延伸至承載腔內(nèi)，所述滑桿的下端固定連接在擋板的上端，所述擋板的上端和承載腔內(nèi)的頂部之間的滑桿上固定套接有第一減震彈簧，兩個套環(huán)內(nèi)的相對側(cè)壁上均轉(zhuǎn)動連接有第二轉(zhuǎn)軸，且同一側(cè)的兩個第二轉(zhuǎn)軸為一組，其中一組第二轉(zhuǎn)軸之間共同轉(zhuǎn)動連接有第二轉(zhuǎn)動塊，另一組第二轉(zhuǎn)軸之間共同轉(zhuǎn)動連接有第一轉(zhuǎn)動塊，且第一轉(zhuǎn)動塊位于第二轉(zhuǎn)動塊的上端，所述第一轉(zhuǎn)動塊和第二轉(zhuǎn)動塊相對應(yīng)，所述第一轉(zhuǎn)動塊的上端固定有連接桿，所述連接桿的上端固定有監(jiān)測器。

2 沿空留巷對礦井的影響因素

采空區(qū)的礦井內(nèi)壓力是沿空留巷支護(hù)技術(shù)中最重要的問題。由于沿采空區(qū)留巷最重要的方法是研究支撐隔離帶的上部頂板的礦壓特性，以確定合理的支撐形式和支撐強(qiáng)度。研究所開采的礦井內(nèi)頂板的礦壓特征，確定合理的初始支護(hù)方案和支護(hù)參數(shù)。礦井內(nèi)頂部應(yīng)受的礦壓分布，開挖動態(tài)壓力和前向動壓力的影響。在背側(cè)采礦壓力的壓力變化之后保持穩(wěn)定性更為嚴(yán)重。通常，在經(jīng)受采礦動態(tài)壓力后，礦井內(nèi)槽受到嚴(yán)重破壞，并且在采空區(qū)后側(cè)采空區(qū)落下形成的嚴(yán)重礦壓的過程中坍塌。根據(jù)礦井內(nèi)所開采施工的特點(diǎn)和礦體結(jié)構(gòu)的變形破壞機(jī)理，保持礦井內(nèi)礦體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)是：合理的支護(hù)設(shè)計，堅(jiān)固礦井的合理支護(hù)，頂板的合理支護(hù)，對邊角進(jìn)行加固。

3 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)今，礦產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用比較普遍的一項(xiàng)支護(hù)技術(shù)就是沿空留巷技術(shù)，此技術(shù)能夠提升開采的效率，提高回采率和礦產(chǎn)資源利用率。為此，需要不斷地創(chuàng)新、優(yōu)化該技術(shù)，進(jìn)而推動我國礦業(yè)的發(fā)展。