沿空留巷技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用

韓鐵良

摘 要： 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷加強(qiáng)，我國(guó)煤礦開采行業(yè)獲得良好的發(fā)展。從井下開采實(shí)踐來看，在煤礦綜采過程中，通過選擇使用沿空留巷技術(shù)，能夠有效降低巷道開掘數(shù)量，降低巷道開采成本，同時(shí)，由于沒有留設(shè)保護(hù)煤柱，煤炭整體開采率相對(duì)較高。

關(guān)鍵詞： 沿空留巷技術(shù);煤礦開采;應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TU745.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.176

引言：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力逐漸壯大，科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新的今天，為了提升煤炭資源的回采率，提高煤礦掘進(jìn)效率，很多煤礦采用了沿空留巷技術(shù)，也稱為無煤巷技術(shù)。沿空留巷技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展和應(yīng)用，施工技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是，受一些支護(hù)因素的影響，沿空留巷的巷道變形嚴(yán)重，無法保證煤層后續(xù)開采的正常使用。因此，必須采用合適的支護(hù)技術(shù)來解決沿空巷道的變形問題。

1 沿空留巷施工工藝

因?yàn)槟壳拔覈?guó)剛剛從薄煤層的開采轉(zhuǎn)到厚煤層的開采，從緩傾斜煤層的開采到急傾斜煤層的開采，因而對(duì)于深層煤礦開采上不是非常熟悉，在這方面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上西方發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其是沿空留巷技術(shù)的應(yīng)用商都不是特別嫻熟。然而在一些淺層煤礦早已經(jīng)采空的地區(qū)，沿空留巷技術(shù)倒是得到了提早的應(yīng)用，為我國(guó)其他煤礦企業(yè)做出了榜樣。盡管在今天看來，他們?cè)谘乜樟粝镩_采技術(shù)上的應(yīng)用非常粗糙但是作為先驅(qū)者，他們客觀上為我們提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。盡管在近幾十年的不斷發(fā)展中，我國(guó)在煤礦開采上面取得了非常可喜的成就，在沿空留巷技術(shù)上的應(yīng)用上面也收獲了相當(dāng)寶貴的經(jīng)驗(yàn)和成功案例，但是我們應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到，這項(xiàng)前沿技術(shù)并沒有真正地發(fā)揮其作用，并沒有達(dá)到預(yù)期的效果。這項(xiàng)技術(shù)仍然存在著一定的技術(shù)瓶頸未能得到解決，依然限制著行業(yè)發(fā)展。

2 改善沿空留巷技術(shù)的措施

2.1 支架技術(shù)效果差

我們國(guó)家現(xiàn)有的煤礦開采產(chǎn)業(yè)，在初期大部分運(yùn)用的是支架保護(hù)技術(shù)來增強(qiáng)井下巷道的牢固程度，從而提升巷道的穩(wěn)固度，保證煤礦開采過程的安全。然而，在實(shí)際工作中我們發(fā)現(xiàn)，支架技術(shù)僅僅適合比較淺的礦井，當(dāng)?shù)V井加深之后，支架的承受能力就會(huì)隨之增大，穩(wěn)固程度得不到保證。同時(shí)因?yàn)榇笮偷牡V井都要在井下巷道安裝很多支架，一方面給施工帶來困難，另一方面也給礦井開采帶來隱患。同時(shí)，隨著科技的不斷進(jìn)步，普通的支架技術(shù)在作業(yè)過程中的種種弊端就顯露出來，不再符合新時(shí)代生產(chǎn)的需求。

2.2 支護(hù)方式不穩(wěn)定

以沿留空巷技術(shù)為基礎(chǔ)，采用巷幫填充支護(hù)方式進(jìn)行頂板結(jié)構(gòu)的支護(hù)操作，該方式具備很強(qiáng)的靈活性，在很多煤礦企業(yè)都有著非常不錯(cuò)的應(yīng)用。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于煤礦開采環(huán)境的變化過程相對(duì)復(fù)雜，因此在利用該技術(shù)進(jìn)行支護(hù)時(shí)，所需要承受的壓強(qiáng)值一直處于動(dòng)態(tài)變化的過程，整個(gè)煤礦頂板材料的承壓能力較大，在長(zhǎng)期受壓的情況下，很容易出現(xiàn)頂板結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的情況。部分企業(yè)所使用的填充材料綜合強(qiáng)度較差，這也增加了安全事故的發(fā)生幾率。

2.3 沿空留巷技術(shù)中關(guān)鍵問題

應(yīng)用沿空留巷技術(shù)，關(guān)鍵是要克服礦山壓力顯現(xiàn)問題，需要根據(jù)礦山壓力和沿空巷道的礦山壓力特點(diǎn)選擇合適的支護(hù)方式。沿空留巷的礦山壓力來源于上部頂板，因此，重點(diǎn)是對(duì)巷道的頂板進(jìn)行支護(hù)，并要保證支護(hù)的形式和支護(hù)強(qiáng)度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。為了對(duì)支護(hù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，需要分析留下來的巷道頂板上的礦山壓力以及顯現(xiàn)規(guī)律。對(duì)于巷道的頂板而言，需要承受較大的礦山壓力，一方面，要承受巖石自重引起的壓力;另一方面，要承受煤層開采過程中的超前支承壓力。沿空巷道的礦山壓力具有不同于其他巷道的特點(diǎn)，巷道內(nèi)的礦山壓力在某種程度上是時(shí)間和空間的函數(shù)。當(dāng)工作面靠近巷道時(shí)，巷道的壓力會(huì)明顯增加且處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程中;當(dāng)工作面遠(yuǎn)離巷道時(shí)，巷道的壓力會(huì)急劇降低并趨于穩(wěn)定。

3 加強(qiáng)沿空留巷技術(shù)應(yīng)用的措施

3.1 采用合適的支護(hù)方式加強(qiáng)支護(hù)

沿空留巷技術(shù)成功應(yīng)用的關(guān)鍵在于采用加強(qiáng)支護(hù)將巷道保留下來，主要是使巷道在2次采動(dòng)應(yīng)力下不被破壞。這就要求采用的加強(qiáng)支護(hù)具有較高的支護(hù)強(qiáng)度。一般選用特制的錨桿和梯形鋼帶進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。考慮到回采過程中巷道承受動(dòng)壓的作用變形嚴(yán)重，采用的支架承受較大的礦山壓力，所以，在回采時(shí)超前支護(hù)的距離要更遠(yuǎn)且支護(hù)強(qiáng)度更大。在超前支護(hù)時(shí)，對(duì)于沿空留巷的巷道，采用的單立柱的支護(hù)密度應(yīng)該是平時(shí)的2倍以上。與此同時(shí)，考慮到巷道頂板在動(dòng)壓的作用下會(huì)破碎，支護(hù)時(shí)一定要在頂板鋪設(shè)金屬網(wǎng)來保證巷道的安全。采用充填支護(hù)進(jìn)行沿空留巷支護(hù)時(shí)，一定要控制施工效率和經(jīng)濟(jì)成本。充填時(shí)，需要考慮到充填體成型的強(qiáng)度和時(shí)間。若充填材料在成型前未達(dá)到理想的支護(hù)強(qiáng)度，則容易導(dǎo)致巷道嚴(yán)重變形，沿空留巷失敗。由于充填材料的成本普遍較高，為了控制成本，一定要提前確定采空區(qū)的充填寬度。

3.2 提高巷道的綜合強(qiáng)度

通過提高巷道的綜合強(qiáng)度，可以提高巷道結(jié)構(gòu)使用的安全性，為后續(xù)開采活動(dòng)的順利開展奠定基礎(chǔ)。在具體的應(yīng)用過程中，可以適當(dāng)增加混凝土石墻結(jié)構(gòu)，借助混凝土石墻本身的綜合強(qiáng)度與韌性來提升大整個(gè)巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在具體的應(yīng)用過程中，需要沿著預(yù)留巷道來完成混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)的使用，同時(shí)還需要對(duì)目前煤礦開采進(jìn)度進(jìn)行了解，結(jié)合具體的情況來適當(dāng)調(diào)整石墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)，如厚度、高度、強(qiáng)度等，從而提高結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果，降低頂板結(jié)構(gòu)下沉情況的發(fā)生幾率。

3.3 降低沿空留巷技術(shù)的成本

雖然沿空留巷技術(shù)有很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但還是需要考慮這項(xiàng)技術(shù)的施工成本，畢竟經(jīng)濟(jì)效益也是十分重要的。在很多情況下，沿空留巷所用的支護(hù)材料以及后期維護(hù)量要高于普通巷道，這點(diǎn)是需要注意的。如果采出的煤柱不能抵消這部分成本，則沿空留巷實(shí)際上是不經(jīng)濟(jì)的。特別是在深部開采時(shí)，礦山壓力越來越大，沿空留巷所需的支護(hù)成本也越來越高。這也是后期需要關(guān)注的內(nèi)容之一。

結(jié)語：綜上分析，在井下開采的過程中，通過使用沿空留巷技術(shù)能夠較好的提升煤炭資源的采出率，也在很大程度上降低了井下開采成本。但是從具體開采情況來看，在很多方面還有著較大的提升空間，因此，這就需要煤礦企業(yè)全面結(jié)合巷道所處實(shí)際特點(diǎn)，采取針對(duì)性的措施，全面提升沿空留巷的整體應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)

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