急倾斜煤层沿空留巷的应用与研究

Ｃｏａｌ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　急倾斜煤层沿空留巷的应用与研究　王　强　（龙煤集团七台河分公司新强煤矿，黑龙江七台河１　５４６００）　【摘要】沿空留巷是无煤柱开采时普遍使用的一种无煤柱护　巷方式，对于提高煤炭回收率、改善巷道维护、降低开掘率，以及　对于因保护煤柱和丢煤引起的井下灾害有明显的效果；随着无煤柱　开采技术的应用和发展，使采区巷道的布置等诸多方面产生了相应　变化。当前对沿空留巷的围岩活动规律以及沿空留巷的支架围岩关　系已基本了解，从而为无煤柱开采沿空留巷的支护创造了有利条件。　较大时，大大有利于安全生产和改善工人的劳动环境。　（３）不论是前进式开采还是后退式开采，沿空留下的巷道均可　作为开采下一个工作面的顺槽，一巷两用，节省掘进巷道的费用，　避免采掘失调、接续紧张。　２急倾斜煤层沿空留巷工艺　七台河分公司４５。以上倾角均为中厚煤层，最大综采开采角度　【关键词】沿空留巷；急倾斜；混凝土充填　１沿空留巷基本特征　研究沿空留巷，我们必须先分析沿空留巷的围岩变形特征及相　应的支护要求，沿空留巷的围岩变形特征：采空区顶板活动的结果　是自下而上形成了四个变形带，即与煤层相邻的直接顶不规则冒落　带、不规则冒落带上部岩层的规则冒落带、冒落带上岩层以梁形式　构成的裂隙带、裂隙带上岩层的弯曲下沉带。巷道上方裂隙带岩层　取得平衡之前的强烈倾斜下沉是影响沿空留巷巷道变形的决定因　素。沿空留巷围岩变形的主要特征：　（１）峰值速度区。在第一工作面后方回采强烈影响阶段，围岩　变形存在一个峰值速度区，峰值速度区的位置和峰值大小依据围岩　条件和支护的不同而不同。　（２）重新稳定阶段。在工作面后方５０ｍ范围内沿空留巷围岩虽　然变形强烈，围护比较困难，但该范围有限，最终仍能达到重新稳　定，巷道维护条件随之好转。所以，沿空留巷维护困难的阶段是比　较短的，大部分时间处于比较容易维护的状态。我们可“定性”地　确认沿空留巷支架的工作状态经历３个阶段，即增阻阶段、横阻阶　段和外载稳定阶段。　（３）沿空留巷支护。由沿空留巷围岩变化规律、支架工作阻力　变化规律以及载荷构成分析可见，沿空留巷支护只有在适应围岩变　形规律的基础上控制围岩变形，因此对支架有一定的要求。为了适　应沿空留巷条件下“支架一围岩”相互作用的特点，支架不仅要有足　够的工作阻力，而且要有与围岩移近量相适的可缩量。　同时，沿空留巷支护必须具有较好的封闭性，即能保证对顶板、　两帮的支护和控制，又能很好地隔绝采空区和预留的巷道，最大限　度降低采空区瓦斯或其他有害气体、采空区积水进入预留巷道，隔　绝空气进入采空区，降低采空区煤层自燃现象。　应用沿空留巷技术具有如下优越性：　（１）可以进行前进式开采（下图１ａ所示），工作面的运输顺槽　和回风顺槽是随着工作面的推进，在采空区两侧留巷形成的，可以　随工作面的推进边采边掘，也可直接由采煤机从上帮割到下帮，在　工作面后形成，不需要事先把运顺和回顺掘好。前进开采适用于低　瓦斯矿井、地质构造简单、煤层不易自燃、煤层厚度不太大的采煤　工作面。　≥　图１ａ前进式开采示意图　图１ｂ前进式开采示意图　（２）可以在回采工作面，采空区侧留下一条尾巷，形成Ｙ形通　风，如图１ｂ所示。通过这条巷道排放瓦斯和热量，对瓦斯涌出量比　３７８　Ｉ华东科技　为６２。，大倾角综合机械化开采已形成规模。以新强煤矿五采区５８＃　回采为例，采高１．４～２．２米之间，平均１．８米。倾角在４５。　５５。　之间，平均５Ｏ。。采用锚网配合混凝土墙联合支护留巷方式，按上　述计算，墙体宽为１．０米。锚素间距Ｌ　２米挂网挡矸，顶锚索长８　米，锚入顶板６．０米，索帮底锚长４．０米，锚入底板２．０米。中间　留出对应锚索用单环链锁紧，形成“天地锚”，上铺铁网用于混凝土　充填，形成联合共同支护的沿空留巷护巷体系。　（１）沿空留巷施工工艺　为控制回采压力对围岩产生的破坏作用，确保安全和留巷成功，　采用以下工艺施工：　１）混凝土墙采用在上巷超前支护外设一个喷浆机。将砂子、水　泥和速凝剂按比例搅拌均匀后送入喷浆机中，喷浆机通过对喷浆管　往上巷和固定在工作面架内的喷浆管将喷浆充填料并列下巷首部支　架处，往ｌ架与２架间空隙认为将料射出，靠倾角和采空区矸石下　窜混合自主充填，形成混凝土墙。　２）锚索采用超前２Ｏ米打设，滞后工作面运输机后及时上下锁　紧。　３）随工作面推进及时铺网和钢带，钢带倾斜每０．８米一道防混　凝土墙初期不凝固时鼓包，影响留巷断面。　４）项板破碎或有构造处，在巷道中间采用大托盘按走向每３米　打一根深度不小于５米的锚索进行补强支护。　５）混凝土浇灌的墙体末端处打横头密集或设栅栏，任何人不得　进入未稳定的留巷区域，以确保人员安全。　（２）急倾斜综采沿空留巷效果分析　１）技术可行。大倾角综采工作面沿空留巷期间，认真开展巷道　观测。观察结果表明，巷道围岩变形一般在工作面推进２５　４５米后，　顶板最大下沉量３００ｍｍ，两帮移近量ｌＯ０￣２００ｍｍ。巷道有局部片帮、　无底鼓情况。所留巷道近千米，不经卧底和扩帮就能满座作为下一　阶段使用的安全技术要求。　２）经济合理。经测算掘进巷道和留巷巷道单价成本分别为１３５９　元及８３２．８３元，每米成本节约５２７．１７元。掘进巷道一般留煤柱８　米，按走向８００计算，损失煤炭１５５５２吨，沿空留巷提高煤炭回收　率，降低成本费用，有较大的经济效益。　３）安全可靠。采用喷浆机在上巷注浆留巷工艺，从根本上杜绝　人员进入大倾角采后巷道作业情况，创造了本质安全型环境。而且　所留巷道采用双重加强支护理论，即有混凝土墙的支撑，又有锚索　悬挂的支撑，从理论上保证留巷的高度安全性。同时下巷混凝土墙　发挥挡风墙作用，有效隔绝采空区，有利于瓦斯管理，更进一步提　高安全可靠程度。　４）工艺简单。由于采用的是锚索和喷浆机作业，是井下常用的　支护手段。设备简单、操作方便，整个工艺流程没有复杂的科技含　量，便于广大职工应用。　５）绿色开采。大倾角综采实现无煤柱不仅最大限度减少资源浪　费，而且极大缓解生产接续，降低巷道掘进量，从而减小掘进巷道　排矸量，实现绿色开采，取得良好社会效益。