綜采工作面沿空留巷技術(shù)研究

＊?jiǎng)?濤

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽(yáng)煤礦 山西 032300）

隨著近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，也在一定程度上帶動(dòng)了我國(guó)工程的發(fā)展，而且煤炭作為我國(guó)的主要消耗資源，近年來(lái)煤炭的開(kāi)采工作也越來(lái)越受到相關(guān)部門的重視，而且隨著社會(huì)的發(fā)展，煤炭的消耗量也越來(lái)越大，所以說(shuō)在煤炭開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中，企業(yè)一定要注意開(kāi)采方法，在開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，要盡量提高開(kāi)采率，減少資源浪費(fèi)，然后根據(jù)煤礦的地理位置確定開(kāi)采方案，確定好合適的開(kāi)采方案，以后也要盡量選擇好開(kāi)采面，盡量減少安全隱患，避免不必要的事故發(fā)生。

1.工程概況

圖1 上組煤工作面示意圖

(1)工作面情況

在開(kāi)采工作動(dòng)工之前，一定要先確定好煤礦的具體位置，并且選擇好合適的工作面，如果沒(méi)有事先確定地理位置，就貿(mào)然開(kāi)展針對(duì)于爆破面的選擇，也沒(méi)有做好具體的準(zhǔn)備工作，這樣一來(lái)就很容易造成安全事故，而且一旦造成安全事故，就很有可能會(huì)產(chǎn)生人員傷亡，所以說(shuō)在開(kāi)采之前一定要先確定好具體地理位置，并且要了解工作面的情況，我們這次的開(kāi)采地區(qū)位于南頭村上組，所以說(shuō)在工作面選取上，我們將工作面選擇在南頭村正下。南頭村上組工作面位于南頭村正下，北部為南頭村煤礦，南部為小金山煤礦，東部為原上獨(dú)具一格的組煤三采區(qū)，西部為高陽(yáng)礦井田邊界。南頭村保安煤柱總計(jì)可采儲(chǔ)量約為42.7萬(wàn)噸，共設(shè)計(jì)布置兩個(gè)回采工作面，采用沿空留巷無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采。

(2)水文地質(zhì)條件

工作面預(yù)計(jì)最大涌水量20m3/h，正常涌水量10m3/h。工作面施工時(shí)將揭露ZX1、ZX2陷落柱及H=5m下跳斷層，對(duì)掘進(jìn)、回采影響較大。

2.巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

(1)巷道斷面特征

工作面聯(lián)絡(luò)巷采用拱形斷面錨噴支護(hù)，材料巷、運(yùn)輸巷、切眼均采用矩形斷面，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)。30201回風(fēng)巷掘進(jìn)寬度4.2m，掘進(jìn)高度2.5m，掘進(jìn)斷面積10.5m2；巷道凈寬3.9m，凈高2.35m，凈斷面積9.2m2。30201運(yùn)輸巷（預(yù)留巷道）掘進(jìn)寬度4.5m，掘進(jìn)高度2.5m，掘進(jìn)斷面積11.25m2；巷道凈寬4.2m，凈高2.35m，凈斷面積9.9m2。在充分了解好這些必要的參數(shù)和巷道斷面的特征以后就可以進(jìn)一步確定開(kāi)采方案，無(wú)論是從港道的寬度高度還是面積上來(lái)看，30201設(shè)備都非常符合這次開(kāi)采工作的要求，如果不出現(xiàn)意外情況，那么完全可以利用這個(gè)港口來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸?shù)纫幌盗泄ぷ鳎医⒑煤线m的運(yùn)輸巷道就可以，很大程度上提高開(kāi)采效率，針對(duì)剛到對(duì)面的特征，有了充分的了解后，那么，一旦在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生了什么意外情況，相關(guān)的管理部門可以第一時(shí)間過(guò)來(lái)支援。切眼采用錨網(wǎng)索支護(hù)，切眼正常段掘進(jìn)寬度6.3m，掘進(jìn)高度2.5m，掘進(jìn)斷面積15.75m2；凈寬為6m，凈高2.35m，凈斷面積14.1m2。

(2)巷道支護(hù)方案

在整個(gè)支護(hù)的過(guò)程中，針對(duì)于兩邊錨桿，最好選用φ22mm×2400mm的左旋螺紋鋼錨桿，除此之外，其他地方的材料可以選擇相同的高強(qiáng)度左旋螺紋鋼錨桿，但是在尺寸上需要將原來(lái)的φ22mm×2400mm，改成φ22mm×2200mm。頂板的錨桿之間的距離也要設(shè)定在800mm左右，排具要設(shè)定為1000mm“六·六”矩形布置。巷道兩幫采用φ22mm×2200mm的高強(qiáng)度左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，間距為800mm，排距為1000mm，“三·三”矩形布置。根據(jù)沿空留巷施工工藝，為加強(qiáng)運(yùn)輸巷頂板管理，錨索采用φ21.8mm×6300mm的高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線及φ21.8mm×8300mm的恒阻大變形錨索交替布置。錨索每排3根，排距1000mm，間距1700/1000mm。無(wú)論是在任何工程的施工進(jìn)程當(dāng)中，安全都是第一位的，所以說(shuō)針對(duì)巷道的時(shí)候，方案必須要有非常明確的規(guī)劃，只有確保了巷道支護(hù)方案的規(guī)劃問(wèn)題，才能夠從根本上為施工的進(jìn)程提供安全保障，就這次開(kāi)采工作的參數(shù)來(lái)看，無(wú)論是從巷道兩側(cè)的矩形布置，還是留空巷的施工工藝來(lái)看，企業(yè)的相關(guān)部門都對(duì)這次開(kāi)采工作非常重視，巷道支護(hù)方案上也做出了明確的規(guī)劃，而且很多地方的安保措施也非常到位，在極大程度上避免了安全事故的發(fā)生。

3.沿空留巷巷道臨時(shí)支護(hù)設(shè)計(jì)

在施工時(shí)，由于巷道的位置不同，所以受到的影響也就不一樣，在整個(gè)工作的過(guò)程當(dāng)中，超前段受到的影響是比較大的，因?yàn)樗麜?huì)接受到超前壓力，在整個(gè)工作面開(kāi)始進(jìn)行開(kāi)采以后，針對(duì)于頂板就會(huì)出現(xiàn)垮落現(xiàn)象，但是從垮落到整個(gè)頂板穩(wěn)定是需要一段時(shí)間的，所以說(shuō)在離工作面比較近的區(qū)域就需要進(jìn)行頂板支護(hù)和擋矸支護(hù)。隨著開(kāi)采工作的進(jìn)一步推進(jìn)，如果巷道和工作面離得比較遠(yuǎn)，那么，頂板的運(yùn)動(dòng)狀況基本就會(huì)穩(wěn)定下來(lái)，這時(shí)就可以將這些設(shè)置的支護(hù)框架撤掉，只留下?lián)蹴分ёo(hù)。而且根據(jù)工作面的位置，不同分區(qū)也不同，所以說(shuō)就需要利用不同的支護(hù)方法來(lái)保證工作面的穩(wěn)定。而且在不同的區(qū)域內(nèi)，涉及到的開(kāi)采工作是不同的，根據(jù)開(kāi)采工作面的特性來(lái)劃分不同區(qū)域的防護(hù)措施，這樣的理念對(duì)于開(kāi)采過(guò)程是非常有幫助的，而且在工作面開(kāi)始開(kāi)采工，在短時(shí)間內(nèi)就一定會(huì)出現(xiàn)掉落的狀況，所以說(shuō)，如果工作地區(qū)離工作面比較近，那么這一地區(qū)有必要進(jìn)行重點(diǎn)支護(hù)，隨著工作面的進(jìn)一步開(kāi)采，當(dāng)距離剛到工作比較遠(yuǎn)的時(shí)候，這是頂板上方的情況，將會(huì)基本穩(wěn)定，就可以稍稍撤出一些防護(hù)設(shè)備，但是也不可以掉以輕心，一定要盡最大程度的努力做好安保工作，確保安全事故不會(huì)發(fā)生。

(1)超前支護(hù)區(qū)(煤壁前方0-30m)

這一位置的巷道通常會(huì)受到超前采動(dòng)的影響，所以就有必要進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。在支護(hù)的過(guò)程當(dāng)中，通常會(huì)利用單體的液壓支配柱來(lái)做超前防護(hù)工作，然后再配合一梁三柱的垂直巷道布置，支護(hù)距離不少于30m。超前支護(hù)以外巷道的支護(hù)出現(xiàn)變形時(shí)應(yīng)及時(shí)打點(diǎn)柱支護(hù)或加補(bǔ)挑棚處理。在煤礦進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，前方的部分非常容易發(fā)生塌陷，所以說(shuō)在開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中就一定要設(shè)置超前支護(hù)區(qū)，這樣的支護(hù)區(qū)通常在煤壁前方大約30m左右，而且對(duì)超前支護(hù)區(qū)的建設(shè)一定要認(rèn)真慎重，無(wú)論是從巷道的布置，還是超前支護(hù)區(qū)以外的巷道建設(shè)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題都要及時(shí)處理，如果說(shuō)發(fā)現(xiàn)了支護(hù)區(qū)存在變形，或者是其他的狀況沒(méi)有及時(shí)處理，那么就很有可能會(huì)造成安全事故，這樣一來(lái)不僅會(huì)對(duì)煤礦工人的生命安全造成威脅，也會(huì)對(duì)企業(yè)造成一定程度的經(jīng)濟(jì)損失，所以在開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于安全工作一定要慎重，絕對(duì)不可以存在任何的僥幸心理。

(2)架后臨時(shí)支護(hù)區(qū)(架后0-100m)

除了超前支護(hù)區(qū)外，架后臨時(shí)支護(hù)區(qū)也是一個(gè)重點(diǎn)的影響區(qū)域，因?yàn)樵陂_(kāi)工的過(guò)程當(dāng)中，這段巷道通常都是在工作面的后面，所以說(shuō)整個(gè)采工區(qū)頂板在巖石塌落的過(guò)程當(dāng)中就很有可能會(huì)產(chǎn)生摩擦，這樣一來(lái)對(duì)整個(gè)巷道的影響就非常明顯，而且頂板所承受的壓力也很大。所以說(shuō)在架子后面100m的范圍內(nèi)就需要做好支護(hù)工作，而在這段區(qū)域當(dāng)中采用的支護(hù)方法都是利用單體支護(hù)再加上工字鋼。而且在切縫處的單體和工字鋼之間也需要利用擋矸支護(hù)來(lái)進(jìn)行防護(hù)。

(3)成巷穩(wěn)定區(qū)(架后100m之后)

在這一階段的巷道相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定，所以說(shuō)受到的影響也比較小，在整個(gè)檢測(cè)的過(guò)程當(dāng)中，如果頂板的移動(dòng)距離以及承受力趨向于穩(wěn)定，那么就可以說(shuō)明這段區(qū)域?qū)儆谝粋€(gè)穩(wěn)定區(qū)域，這就可以把我們?cè)O(shè)置的支護(hù)撤掉，只留下?lián)蹴饭ぷ咒摵蛽蹴方饘倬W(wǎng)就可以了。

4.沿空留巷施工設(shè)計(jì)

（1）超前開(kāi)采工作面至少100m進(jìn)行恒阻大變形錨索鉆孔施工，安裝恒阻大變形錨索，而且在整個(gè)切縫處最好填上w鋼帶，這樣一來(lái)不僅能夠提高整體的支護(hù)性能，還可以更好的確保工作人員的安全，提高開(kāi)采效率，但是需要注意的是，鋼帶的走向一定要沿著巷道走向。（2）超前工作面至少50m進(jìn)行預(yù)裂切縫爆破，從工作面留巷段切頂卸壓施工起始位置，即切眼處開(kāi)始施工爆破鉆孔，爆破鉆孔參數(shù)為：間距500mm，深度10000mm/11000mm，與垂直方向夾角為15°。（3）架后擋矸支護(hù)：在開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，需要防護(hù)的地方主要可以分為三個(gè)地區(qū)，第一個(gè)就是超前支護(hù)區(qū)，通常位于工作面前方30m處，第二個(gè)就是架后支護(hù)區(qū)，通常位于工作架后方100m處，第三個(gè)就是成巷穩(wěn)定區(qū)，在架子100m之后，根據(jù)不同的地區(qū)，我們要采用不同的支護(hù)方案。（4）噴漿，在整個(gè)頂板區(qū)域呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)以后，對(duì)于一些沒(méi)有完全垮落或者是垮落不夠徹底的地方，就需要我們?nèi)藶榈倪M(jìn)行填充，規(guī)整好巷道的整體形狀，符合使用需求，并進(jìn)行初次噴漿或礦用高分子材料。待進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)（架后100m后）進(jìn)行二次噴漿或礦用高分子材料。

5.結(jié)論

通過(guò)在南頭村上組煤工作面采用切頂卸壓自成巷無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)，在整個(gè)開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，回采巷道有可能在采空區(qū)域出現(xiàn)預(yù)裂，這就需要及時(shí)阻止頂板上應(yīng)力的傳遞，而且在一次開(kāi)采工作面的過(guò)程中，頂板沿預(yù)裂位置滑落形成巷幫，該巷道作為下工作面的運(yùn)輸巷，且其受頂板作用力大大減少，能保證巷道使用期間的穩(wěn)定性。通過(guò)試驗(yàn)研究，少開(kāi)采一條巷道就可以在很大程度上減少巷道事故發(fā)生的概率，而且也可以很好的減少礦井采掘過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的問(wèn)題，并且提高煤炭的開(kāi)采效率，對(duì)于生產(chǎn)集中化會(huì)有很大的幫助，而且切頂?shù)膲毫π遁d了以后，就可以在很大程度上降低工作面周圍的壓力，以及巷道內(nèi)部所承受的壓力等等，這就可以更好地保障工作過(guò)程當(dāng)中人員的安全。