賀西煤礦柔膜混凝土充填沿空留巷支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

李爭杰 王亞非

（1.華陽集團(tuán)新景公司，山西 陽泉 045000；2.山西汾西礦業(yè)集團(tuán)賀西煤礦，山西 呂梁 033300）

沿空留巷具有降低掘巷成本、提高煤炭回收率的優(yōu)點(diǎn)。沿空留巷一側(cè)為上鄰近工作面采空區(qū)，一般采用高水材料或柔膜混凝土充填的方式進(jìn)行支護(hù)[1-5]。賀西煤礦目前開采三采區(qū)，計(jì)劃采用柔膜混凝土充填沿空留巷技術(shù)。

1 工程背景

3412 工作面位于三采區(qū)東翼中部，開采山西組4#煤層，起于三采4#皮帶巷，東止于4#煤層不可采區(qū)域，南側(cè)為未開掘的4#實(shí)體煤（設(shè)計(jì)3414 工作面），北側(cè)為3410 工作面（已回采完畢）。工作面底板標(biāo)高+602～+663 m，埋深311.1～522.5 m。4#煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)生裂隙發(fā)育，煤厚1.48～3.5 m，含有夾矸1～3 層，其中一層較穩(wěn)定，厚度0.1～0.5 m。煤層直接頂為細(xì)粒砂巖，平均厚度9.14 m；偽頂為黑色泥巖，平均厚度1.81 m；直接底為黑色泥巖，平均厚度9.84 m；基本底為中粒砂巖，平均厚度5.66 m。計(jì)劃將3412 工作面運(yùn)輸巷采用柔膜混凝土充填沿空留巷技術(shù)保留下來，用作3414 工作面回風(fēng)巷，3412 工作面運(yùn)輸巷掘進(jìn)斷面為矩形，掘進(jìn)寬度5.0 m，掘進(jìn)高度2.7 m。

2 柔膜混凝土充填沿空留巷支護(hù)技術(shù)

2.1 柔膜混凝土充填沿空留巷支護(hù)要點(diǎn)

基于3412 工作面生產(chǎn)地質(zhì)條件和現(xiàn)場工程經(jīng)驗(yàn)，提出3412工作面運(yùn)輸巷沿空留巷支護(hù)對策要點(diǎn)：1）采用高預(yù)應(yīng)力錨（網(wǎng)）索對頂板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，提高巷道及充填墻體頂板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，改善頂板剪應(yīng)力狀態(tài)；2）采用高強(qiáng)度柔膜混凝土澆筑墻體，配套高強(qiáng)錨栓對墻體進(jìn)行加固，提高采空區(qū)側(cè)巷旁墻體的抗變形能力；3）采用高預(yù)應(yīng)力錨（網(wǎng)）索對回采側(cè)巷幫煤體進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，促使巷幫煤體形成有效的錨固結(jié)構(gòu)；4）采用高阻力單體支柱對巷道進(jìn)行臨時支護(hù)，頂?shù)装宸謩e配套道木、底梁，形成頂?shù)装寤タ亟Y(jié)構(gòu)。

2.2 柔膜混凝土充填沿空留巷支護(hù)技術(shù)

1）頂板支護(hù)

采用高預(yù)應(yīng)力錨（網(wǎng)）索加強(qiáng)支護(hù)，錨桿為直徑20 mm、長度2.2 m 的高強(qiáng)錨桿，間排距為800/900×900 mm，每排布置6 根，錨桿預(yù)緊力100 kN，每根錨桿配套1 支MSK2335、1 支MSZ2355型號的樹脂錨固劑，錨桿采用直徑14 mm、長度4.5 m 的鋼筋圈梁成排連接；錨索為直徑17.8 mm、長度6.3 m 的高強(qiáng)錨索，間排距為900 mm×900 mm，每排布置4 根，預(yù)緊力200 kN，每根錨索配套1 支MSK2335、2 支MSZ2355 型號的樹脂錨固劑。

2）采空區(qū)側(cè)巷旁支護(hù)

采空區(qū)側(cè)巷旁采用柔膜混凝土充填墻體+預(yù)留高強(qiáng)錨栓加強(qiáng)支護(hù)，柔?；炷翂w規(guī)格3000 mm×1700 mm×2700 mm，混凝土水灰比3:5，混凝土充填時應(yīng)保證墻體接頂。柔?；炷翂w采用直徑22 mm、長度1.8 m 的高強(qiáng)錨栓進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，兩側(cè)配套雙螺帽及平托盤進(jìn)行緊固。

3）回采側(cè)巷幫支護(hù)

回采側(cè)巷幫采用高預(yù)應(yīng)力錨（網(wǎng)）索加強(qiáng)支護(hù)，錨桿為直徑16 mm、長度1.8 m 的預(yù)應(yīng)力錨桿，間排距為800 mm×900 mm，每排布置3 根，預(yù)緊力70 kN，每根錨桿配套1 支MSZ2355 型號的樹脂錨固劑，錨桿采用直徑14 mm、長度1.8 m的鋼筋圈梁成排連接；錨索為直徑17.8 mm、長度6.3 m 的高強(qiáng)錨索，間排距為900 mm×900 mm，每排布置2 根，預(yù)緊力180 kN，每根錨索配套1 支MSK2335、2 支MSZ2355 型號的樹脂錨固劑。

4）巷道臨時支護(hù)

留巷內(nèi)采用單體支柱進(jìn)行臨時加強(qiáng)支護(hù)，單體支柱規(guī)格為DW-28，每排布置2 根，間距1.0 m、柱距2.0 m，頂?shù)追謩e配套道木、底梁，道木規(guī)格為長度1.2 m、寬度200 mm、高度120 mm，底梁規(guī)格為長度2.0 m、寬度200 mm、高度180 mm。

3412 工作面運(yùn)輸巷留巷支護(hù)，如圖1。

圖1 3412 工作面運(yùn)輸巷留巷支護(hù)圖（mm）

3 沿空留巷支護(hù)效果

3412 工作面運(yùn)輸巷留巷時圍巖變形如圖2。

圖2 3412 工作面運(yùn)輸巷留巷時期圍巖變形情況

如圖2 所示，3412 工作面運(yùn)輸巷留巷受工作面采動影響，巷道圍巖出現(xiàn)一定的變形。在距3412工作面100 m 范圍外，巷道圍巖變形逐漸穩(wěn)定，在柔膜混凝土墻體側(cè)頂?shù)装宄霈F(xiàn)較大變形，最大移近量521 mm（其中底鼓量約320 mm），巷道中心位置頂?shù)装遄畲笠平?81 mm，實(shí)體煤側(cè)巷道頂?shù)装遄冃蜗鄬ψ钚?，最大移近?32 mm，巷道兩幫最大移近量約174 mm。巷道整體呈非對稱變形，留巷后3412 工作面運(yùn)輸巷有效斷面面積與設(shè)計(jì)面積的比值為86.7%，可滿足3414 工作面通風(fēng)等要求。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，留巷區(qū)域未發(fā)現(xiàn)錨桿（索）破斷、柔膜混凝土墻體開裂等變形破壞現(xiàn)象，3412 工作面運(yùn)輸巷支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖完整性較好，表明了柔膜混凝土充填沿空留巷支護(hù)技術(shù)的合理性。

4 結(jié)論

賀西煤礦為提高煤炭回收率、降低巷道開掘成本，基于3412 工作面運(yùn)輸巷生產(chǎn)地質(zhì)條件，提出了柔膜混凝土充填沿空留巷支護(hù)方案，開發(fā)了柔膜混凝土充填沿空留巷支護(hù)技術(shù)，留巷后支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖完整性較好，適應(yīng)安全生產(chǎn)的需求。