中厚煤層巷旁充填沿空留巷開采技術研究

劉敬佩

（陽煤集團新元有限責任公司，山西 晉中 045400）

在煤炭開采過程中，為了提高中厚煤層開采能力、開采速度以及開采的安全性，一般采用預留煤柱的施工方式。但該方式會造成一定的開采損失，損失最高可達到20%，逐漸被沿空留巷開采技術所取代。通過澆筑空間支護、支模、泵注高水材料等開采工藝的沿空留巷技術，在實現(xiàn)中厚煤層快速、安全開采的同時，進一步減少了預留煤柱帶來的開采損失。以陽煤集團新元公司3413綜采工作面輔助進風巷旁充填沿空留巷為例，對沿空留巷施工技術進行闡述和分析。

1 概況

陽煤集團新元公司3413綜采工作面西鄰3412工作面，南鄰西膠帶運輸大巷、西輔助運輸大巷、西回風大巷(北)，東鄰3414工作面（已采完），北抵新元礦礦界（相鄰開元礦）。該工作面位于3#煤一水平四采區(qū)，地面標高1078.0～1139.2m，工作面標高 612.8～717.4m，埋藏深度 466.0～487.2m，工作面走向長1543.5m，傾斜長190m，面積293265m2。煤層平均厚度為2.49m，可采儲量為971205.7t。該面南部有宋杜溝村、新陳高壓線23-24鐵塔穿過，回采期間需加強地面沉降觀測工作[1]。

3413工作面輔助進風巷采用高水材料巷旁充填沿空留巷，主要設備布置如下：工作面機尾第1～5架采用ZCG10000/22/37DA支架及時支護，沿空留巷充填體處使用2架型號為ZRL18000/22/37D支架進行滯后支護維護充填體。沿空留巷充填設備置于3413輔助進風巷一橫貫內(nèi)，設備采用煤礦用液壓注漿泵 2ZBYSB46.8～12/1～10-75，攪拌桶JDW-1500S，井下凈水站LWLQS-50，利用型號為Ф51mm×4D×20m高壓輸送管輸送至充填區(qū)。

2 巷旁充填留巷施工工藝

2.1 澆筑空間支護

（1）工作面每推進一個步距必須及時進行澆筑空間支護。根據(jù)中線充填體定位，機尾端頭移架后，伸起后尾梁，在機尾支架后方補打3根Ф21.6×8200mm的錨索，托盤為300mm×300mm×16mm，每排使用Ф12×80×3000mm鋼筋鋼帶1根，垂直頂板布置，排距為800mm。嚴禁澆筑空間支護與附近15架范圍內(nèi)的拉架、推溜工序平行作業(yè)。

（2）如沿空留巷機尾出現(xiàn)頂板破碎、壓力較大、頂板下沉等情況時，需將機尾端頭支架后方補打錨索方式改為提前在機尾端頭支架前端空隙間補打錨索，維護頂板。人員進入煤幫要嚴格執(zhí)行敲幫問頂制度，要停機、停溜、閉鎖開關、掛停電牌，設專人看管開關，并且設專人監(jiān)護煤幫及頂板，并在煤幫側(cè)支貼幫帽柱維護好頂幫。

2.2 支模

（1）掛設柔模

根據(jù)巷道已經(jīng)構(gòu)筑好的充填體快速定位好充填空間位置，并對充填空間區(qū)域頂板進行支護（根據(jù)頂板完整情況確定是否架設臨時支護），滿足安全要求。隨后進行清理浮煤與吊掛充填袋等工作。掛袋時應盡量將充填袋的富余量掛在頂板金屬網(wǎng)上，以便于充填時能更好的接頂。將適宜的充填袋放入鋼筋網(wǎng)內(nèi)，每隔200mm聯(lián)一道，聯(lián)接好鋼筋網(wǎng)(用14#或更粗的鐵絲連接)，穿上對拉錨桿，打牢單體液壓支柱，背實鋼筋網(wǎng)。

掛模前必須確保機尾特殊支架不拉架和推溜，作業(yè)時指定專人觀察頂板情況。掛模前必須將待澆筑空間底板浮煤、浮矸清理干凈，確保柔模墻體坐落在堅硬完整的實底上。掛模前首先將架立筋和錨栓分別穿入翼緣和預留孔內(nèi)，上緊錨栓托板和螺母，原則采用14#鉛絲將架立筋和翼緣綁扎牢靠，綁扎扣距為300mm。掛模時先掛設靠采空區(qū)側(cè)部分，將穿有架立筋的翼緣綁扎在頂板錨網(wǎng)支護結(jié)構(gòu)上，采用雙股14#鉛絲綁扎。

掛模時，根據(jù)留巷中線確定澆筑墻的位置，保證巷道和留設墻體的平直度。必須安設激光裝置確定中線。掛模單體柱按柱距0.6m支設，必須升緊并達到初撐力，保證柔模在澆注過程中不下沉，單體柱不被擠出[2]。

掛模完畢后，在掛好柔模的側(cè)面（靠工作面方向）支設2根單體柱，用于支撐柔模，防止泵注時向此處鼓肚。柔模灌注口分為三層，內(nèi)層放入柔模內(nèi)，另外兩層與軟管綁扎，采用14#鉛絲綁扎三道，軟管應插入柔模內(nèi)，灌注完成后處理好封口，避免混凝土的流出。

（2）掛設高水材料充填袋

按照設計要求，根據(jù)留巷中線確定澆筑墻的位置。掛設高水材料充填袋前，先將搭模位置上的浮煤矸及雜物清理干凈，見到實底。根據(jù)澆筑墻體的位置，確認無誤后在兩側(cè)支設單體柱固定位置。掛袋時，充填袋和靠近頂上的一排對拉錨桿盡量往上提，并將填充袋上的聯(lián)接環(huán)與頂網(wǎng)聯(lián)接。再固定剩余的對拉錨桿，并將孔口與錨桿扎緊，在鋼筋網(wǎng)外上鋼筋鋼帶和螺母，并把填充袋上其他位置的連接環(huán)與鋼筋網(wǎng)連接。最后把側(cè)面的鋼筋網(wǎng)聯(lián)起并固定位置。

2.3 泵注高水材料

液壓注漿泵開停順序：檢查泵站儀表、油箱注油情況→檢查冷卻水水壓→加水到規(guī)定高度→加料到規(guī)定量→開機攪拌（正常循環(huán)時邊加料邊攪拌）→開泵送料→檢查出漿壓力→注漿結(jié)束→清洗攪拌桶及液壓泵→下一循環(huán)。

（1）充填前，首先向攪拌桶內(nèi)蓄水至所需水位，然后啟動攪拌桶，待攪拌桶啟動后向桶內(nèi)加料，加甲料與甲料混合形成甲料漿，加乙料與乙料混合形成乙料漿，之后利用雙趟高壓管路向充填點供料。充填點接到供料通知后，嚴密監(jiān)控出料情況，待料均勻之后將混合管插入充填袋內(nèi)開始充填[3]。充填結(jié)束后，泵站開泵供清水，沖洗管路并清理充填點，待所有東西收拾整理好之后，充填即可結(jié)束。

（2）高水材料巷旁充填工藝。高水材料巷旁充填布置包括充填泵站與充填點兩部分。高水充填材料水灰配見表1。

（3）井下攪拌。在井下攪拌時，甲料和加甲料在一個攪拌桶攪拌，乙料和加乙料在另一個攪拌桶攪拌。攪拌站共有四個攪拌桶，分兩組，每一組有兩個攪拌桶，一組放在注漿站的里面，一組放在注漿站的外面，里面一組攪拌甲料和加甲料，外邊一組攪拌乙料和加乙料。四種料下井后必須分組存放。

第一次加料前，先加好水到攪拌桶刻度線后再加料，加完料后開始攪拌，攪拌均勻后再記下當時的漿液位置并劃好第二個刻度線。以后在攪拌的情況下加水、加料按下列配比同時進行[4]。

說明：按澆注一個循環(huán)（3m長墻體）泵站需要配甲料9桶（其中甲料90袋4500kg、加甲料18袋450kg）；配乙料9桶（其中乙料90袋4500kg、加乙料18袋450kg）；甲、乙料配水各需7425kg。

表1 高水充填材料水灰配計算表（當攪拌數(shù)量為10袋時）

3 應用效果

陽煤集團新元公司3413綜采工作面輔助進風巷通過采用沿空留巷回采工藝，避免以前留設區(qū)段煤柱形成的煤炭資源浪費，平均每米沿空留巷可產(chǎn)生5～7萬元的經(jīng)濟增效，節(jié)省煤炭15萬t。同時，沿空留巷技術可減少下區(qū)段一條巷道的掘進施工，提高生產(chǎn)效率約20%，有效縮短工期兩個月，緩解采掘接續(xù)緊張的局面[5]。