大倾角薄煤层综采沿空留巷技术研究与应用

第２８卷第３期　２０１３年９月　矿业工程研究　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｄｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．３　Ｓｅｐｔ．２０１３　

薄煤层巷旁充填沿空留巷技术　

陈道志　（滕州郭庄矿业有限责任公司锦丘煤矿，山东滕州２７７５００）　摘要：以某矿２１２０１综采面运输巷为研究对象，选择了充填材料，对巷旁充填体的宽度进行了理论分析和数值模拟，确定了　巷旁充填体的合理宽度为１．８　ｍ；对设计方案进行了工业性试验，观测了留巷期间巷道变形情况．经现场观测，巷道变形稳定后，顶　底板最大移近量为１６８　ｍｍ，两帮最大移近量为Ｉ１４　ｌｎｌｎ，除地质构造处受断层影响有较大变形外，其他部分均无大的变形、破坏现　象．试验结果表明：既定的沿空留巷方案安全上可靠，经济上合理，所留巷道在小修情况下即可满足二次使用要求，取得了良好的留　巷效果．　关键词：巷旁充填；充填体宽度；围岩控制；沿空留巷　中图分类号：ＴＤ８２２．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—５８７６（２０１３）０３—００４３—０４　

１　工程地质条件　２　沿空留巷方案设计　试验巷道为某矿首采面１２２０１的运输平巷，工作　面所采煤层为１２下煤，煤层厚度１．２５　ｉｎ．煤层直接顶　为复合顶板，由２．３　ｍ厚的泥岩和０．３　Ｉｎ厚的１２　煤　组成；老顶为七灰；直接底为八灰．巷道断面为矩形，宽　３．６　１１１，高３．８　１１１．巷道采用锚网支护．１２下煤层顶板、　底板情况如表１所示．　表１煤层顶底板情况表　１、ａｂ．１　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｓｅａｒｆｌ　ｒｏｏｆ　ａｎｄ　ｆｌｏｏｒ　顶板名称岩石名称　厚度／ｍ　岩性特征　２．１充填材料的选择　充填材料的性能决定着充填体的性能，而充填体　的性能直接影响着沿空留巷效果．因此，选择合适的充　填材料尤为重要．通过对沿空留巷矿压显现规律的研　究发现，用于巷旁充填的材料应具有凝固速度快、早期　强度高、增阻速度快、密闭采空区效果好、足够的可缩　量以及较高的残余强度等性能　Ｊ．　根据沿空留巷对充填体性能的要求，确定选用　ＺＫＤ型高水材料．该料由甲料、乙料２种组分构成，在　使用中以重量比１：１配合使用　Ｊ，其凝固体性能可根　据需要进行配制与调整　Ｊ．　２．２充填体合理宽度的确定　２．２．１理论分析　巷旁充填体宽度是沿空留巷巷旁支护的一个重要　参数，它不仅影响着充填体自身的稳定性，而且影响着　围岩的稳定性及经济效益、劳动强度等．　国内外专家、学者及现场工程技术人员在巷内、巷　收稿日期：２０１３—０５—１３　通信作者：陈道志（１９８７一），男，湖北十堰人，硕士，研究方向：采矿方法与工艺、矿山压力与岩层控制等．Ｅ—ｍａｉｌ：ｄａｏｚｈｉ８３５＠１６３．ｃｏｍ　

・５８・　科技论坛　

沿空留巷技术在朱庄煤矿Ⅱ６４６工作面的应用实践研究　

胡磊　

（淮北矿业（集团）有限责任公司朱庄煤矿，安徽宿州２３４０００）　

摘要：本文介绍了沿空留巷技术在朱庄煤矿１Ｉ６４６工作面的实践应用，并详细阐述了沿空留巷具体设计方案及施工技术措施，并对　

应用效果进行了分析讨论和有益的总结。通过在朱庄矿ＩＩ６４６工作面实践应用所得到一系列现场经验和研究成果，可以为本矿区或其他　

矿区类似条件煤层开采提供很好的借鉴和指导，应用本实践研究成果可以实现煤层安全无煤柱连续开采，产生很好的经济效益和社会效　

益，有利于实现煤炭开采的高产高效。　

关键词：沿空留巷；Ｙ型通风；充填　

回采工作面两侧的区段巷道，长期以来一直沿用留设煤柱的方　

法维护，在特定的生产条件下形成了相对固定的采场布局方式和煤　

炭资源开采环境。矿井进入高产、高效、连续化、自动化开采以后，伴　

随着煤层赋存状况由简单变复杂，现有的生产系统及安全生产技术　

条件，对影响安全生产的自然因素的控制能力下降，工作面接替、瓦　

斯治理、巷道沿空掘巷支护、工作面热害治理的问题日显突出，体现　

在需要时间、空间和资金等方面的投入，工作面及矿井生产能力的　

发展受到诸多问题的制约。因此，探索新的采场布局方式和开采方　

法，同时创造出有利于综合治理高瓦斯、防治煤与瓦斯突出、解决高　

地压、高地温等煤炭资源开采环境，降低煤炭资源的损失，成为矿区　

高效开采、安全开采、建立现代矿井开采的集约化开采模式及矿井　

技术经济一体化的急迫要求。　

朱庄煤矿１１６４４工作面与１１６４６工作面相邻，工作面接替紧张，　

因此决定采用无煤柱开采工艺，在１１６４６风巷进行留巷，并作为Ｉ—　

Ｉ６４４工作面进行使用。但是，沿空留巷的关键是留设巷道变形的有　

故控制，即巷道在掘进、采动及下工作面回采阶段保持较高的稳定　

性，满足本工作面回采和下个工作面回采要求，以往沿空留巷巷内　

基本支护一般为金属支架，该种支护为被动支护，支护阻力低，对围　

薄煤层坚硬灰岩顶板下沿空留巷技术应用

冯建文，满海英

（山东鲁泰煤业有限公司太平煤矿，山东济宁273517）

摘要该文通过对九采区16煤层沿空留巷四种方案的对比分析，找到了符合现场实际情况，经济合理，操作简单的薄煤层坚硬灰岩顶板下沿空留巷方案，并选定了合理的支护方式。关键词沿空留巷支护方式技术应用中图分类号TD353文献标识码B

TheApplicationoftheGobTechnologyoftheThinSeamUndertheHardLimestoneRoof

FengJian－wen，ManHai－ying（TaipingCoalmineinShandongLutaiCoalIndustryCo．，Ltd．，Jining，Shandong273517）AbstractBasedoncomparativeanalysisofthefourgobprogramsofthe16thcoalintheninthminingarea，therealisticandeconomicalandeasy－to－hardgobprogramhavebeenfoundunderthehardlimestoneroof，andtherationalsupportwayhadbeendetermined．Keywordsgobsupportwayapplication

*收稿日期：2012－02－09作者简介：冯建文（1970－），男，1994年7月毕业于山东矿业学院采矿工程专业，高级工程师，现任山东鲁泰煤业有限公司太平煤矿副总工程师。太平煤矿位于山东省邹城市太平镇境内，主采煤

层为3#、16#上和17#煤层，其中16#上煤层，平均厚度1．02

m，是稳定可采煤层，直接顶板为十下灰岩，平均厚度

4．97m，底板主要为粘土岩。

根据9601工作面顺槽揭露断层较多，多处区段需

要跳采的情况，为利用现有巷道，提高资源回收率，减

少掘进工程量。该矿与山东科技大学合作进行薄煤层

◇能源科技◇　科技一向导　２０１４年２０期　

沿空留巷技术应用现状与存在的问题分析　李利岗　（冀中能源东庞矿河北邢台０５４０００）　【摘要】沿空留巷技术可以减少巷道掘进量，减少护巷煤柱的留设，增加资源回收率。同时，还可以解决上隅角瓦斯积聚问题，避免采空区　煤柱自燃发火的问题。文章首先对我国沿空留巷技术发展现状进行了归纳总结，然后分析了我国沿空留巷技术存在的问题．最后以一个工程实　例说明了沿空留巷技术的应用。　【关键词】沿空留巷；现状；问题　Ｏ．前言　我国的煤矿开采绝大多数采用井工开采．为此需要掘进大量的巷　道。据统计，我国每年为煤矿开采而新掘的巷道长达２．４万ｋｍ　过去．　采区平巷一直沿用留煤柱的方法进行护巷．即在工作面之间留设一定　宽度的煤柱．用于防止工作面与相邻采空区通透漏风而引起采空区的　自然发火．同时也兼顾了工作面矿山压力的影响。采用煤柱护巷．其主　要缺点是会造成大量煤炭资源的损失．其损失的煤炭资源往往占到全　矿煤炭损失的４０％。另外．如果煤柱留设不合理．还会使覆岩应力在煤　柱处形成集中，对其伏巷造成破坏。因此，研究区段无煤柱护巷，对安　全生产、提高煤炭回采率和增加经济效益等都具有十分重要的意义。　１．我国沿空留巷技术发展现状　沿空留巷技术在我国的应用最早可以追溯到上世纪五十年代．之　后一直是煤矿开采的重要研究方向。按照沿空留巷的支护方式，我国　沿空留巷技术到目前为止大致经历了三个发展阶段，具体如下：　（１）从上世纪五十年代起．首先在薄煤层开采中探索巷道的二次　使用问题　具体做法是用采出的矸石在巷道旁边砌筑墙体．用于维护　工作面后方巷道。但是用矸石砌筑的墙体，在应力作用下下沉变形量　很大。墙体下沉后．载荷转移到巷道内的支架上，很多支架因此而被压　坏．工人的安全也受到一定的威胁　（２）上世纪八九十年代以后，综合机械化采煤技术在我国广泛推　广使用　使用该技术后．工作面推进速度大大加快，采高也可以根据需　要增大很多　但这也带来了新的问题，即巷道变形速度和变形量增大，　巷道维护工作面Ｉ　着新的挑战。对此，我国煤矿工作者在借鉴国外沿　空留巷技术的基础上，研发了巷旁充填护巷技术。这一阶段，沿空留巷　技术从理论和技术上都有了较大的发展．但由于巷内支护大多为被动　支护．支护效果不够理想．加之巷旁充填技术又不完善，结果巷道变形　量较大．不能满足大断面沿空留巷的要求。因此，到９０年代中后期，沿　空留巷的应用范围不仅没有扩大．反而出现了减小趋势。　（３）进入本世纪以后．锚网索支护技术和巷旁充填技术的不断发　展．我国将沿空留巷技术由薄煤层工作面推广到了厚煤层综放工作　面　如大同煤矿集团雁崖煤业有限公司一综放工作面进行了综放大断　面沿空留巷试验　所选巷道在支护时．巷内采用锚杆＋锚索＋喷浆联合　支护．巷旁支护运用高水材料充填加上空间锚栓加固网技术。成果地　将上一阶段的运输巷道留作下一阶段的回风巷道使用。　２．我国沿空留巷技术存在的问题　２．１支护设计思路不尽合理　以往在运用沿空留巷的过程中．没有将回采前的巷道掘进与回采　后的留巷结合起来考虑．做到统筹兼顾．而是将其视为两个彼此独立　的过程　比如．对于那些准备回采后继续保留使用的巷道．在选择支护　形式和设计支护参数时．没有预先考虑后期沿空留巷技术的有要求。　结果巷道在第一次回采结束后就已经发生较为严重的破坏．要想留下　继续使用．还得话费很多精力和费用进行维修　２．２巷内支护问题　大量理论研究和生产实践表明，如何提高巷道围岩强度．并正确　选择合适的巷内支护方式．是保证所留巷道在留巷后巷道稳定的关　键。随着综采、综放采煤技术的发展，工作面采高逐渐加大，由于工作　面一次采出的煤层厚度增大．上覆岩层活动程度及波及的范围相应增　加。回采巷道压力随采高的增加而增加．以及已采区和工作面采动引　起的支承压力的叠加作用．使巷道围岩应力增加．使得工作面超前支　承压力影响距离加大．矿压显现剧烈．沿空留巷的顶板下沉量随开采　厚度增加而增大．在工作面前方附近．巷道断面收缩率较大．若不采取　合理的巷内支护方式将所留巷道的变形控制在一定的范围内．则很难　保证所留巷道在下区段回采时能正常使用。　２．３理论研究问题　在二次回采时．沿空留下的巷道会表现出一些与一般巷道不同的　特点。这是由于这种巷道一帮为实体煤壁，另一帮则是人造帮．人造帮　属大变形围岩，容易变形。另外。沿空留巷中巷道的矿压显现比普通巷　道要剧烈得多．这是因为它既要受到掘进时的采动影响．又要受到两　次采动的影响，比普通巷道多受一次采动影响。到目前为止，对沿空留　巷围岩控制机理研究不够深入．对沿空留巷所处的应力环境及其矿压　显现规律掌握不够．构建的沿空留巷受力模型还不完善．还没有一套　行之有效的沿空留巷支护参数设计方法．不能很好地指导沿空留巷工　程实践。　３．工程实例　某煤矿３３１２综采工作面走向长１２８４ｍ．倾向宽度在１４５～１８６ｍ　该工作面为薄煤层综采面，煤层厚度在１．３　２．１ｍ，平均煤厚１．６ｍ，卧　底采煤，采高≥１．８ｍ。底板为砂岩，厚度４．３～７．９ｍ，平均厚度５．８ｍ。直接　顶主要为泥岩．厚度在２．７～８．２ｍ，平均厚４．９ｍ，局部为粉砂岩。老顶为　中砂岩．厚度７．６～２１．４ｍ．平均厚１５．４ｍ　回风巷采用沿空留巷技术，断　面形状为斜梯形，留巷巷宽３．６ｍ．中高２．２ｍ。　３．１支护方案　巷道顶板支护方式为锚杆＋锚索＋槽钢＋金属网联合支护。其中所　用锚杆规格为￣２０ｍｍ￣２５００ｍｍ．锚索为ｄ９１７．８ｍｍｘ６５００ｍｍ，锚杆间排　距９００ｍｍｘ１２００ｍｍ．锚索间排距为１　５００　ｍｍｘ８ＯＯｍｍ。巷帮支护方式　为锚杆＋钢带＋钢筋网支护．锚杆规格与顶板支护中的锚杆相同．间排　距为８００ｍｍｘ９ＯＯｍｍ．采用规格为２２００ｍｍＸ２００ｍｍｘ３ｍｍ的钢带。采空　区侧建造宽２ｍ的走向充填带．对巷旁进行充填与封闭．并利用充填　墙对巷道顶板进行支护。为便于制作、输送，采用水泥、粉煤灰和水按　照质量比４：６：３的比例混合均匀后作充填材料。试块试验表明，充填体　充填后第３天强度为６．２ＭＰａ．第７天强度为６．７ＭＰａ．第１４天强度为　７．５ＭＰａ．该强度可以满足切顶阻力要求。在回采过程中，用双排单体液　压支柱超前工作面１５ｍ进行支护，待滞后到２５～３０ｍ时回撤。　３．２支护效果　在回风尾巷内每隔８ｍ布置一个观测面．连续布置５Ｏ个观测断　面．观测面内采用十字布点法布置测点。通过对测点的观测，发现巷道　的顶底板最大移近量为４９０ｍｍ．两帮最大移近量为３３０ｍｍ，断面收缩　率在２５％以内．基本上可以满足使用要求．只在局部地段需要进行适　当修复。　４．结束语　沿空留巷技术可以减少巷道掘进量．减少护巷煤柱的留设．增加　资源回收率。同时．还可以解决上隅角瓦斯积聚问题．避免采空区煤柱　自燃发火的问题。虽然目前该技术还有一些问题尚待解决，但他代表　了绿色高效采矿技术未来的发展方向．值得广大煤矿工作者对其进行　更多的探讨和研究。　【参考文献】　［１］李通林等．矿山岩石力学．重庆：重庆大学出版社，１９９１．　［２］孟庆彬等．巷道围岩松动圈理论及测试技术．中国矿山工程，２０１０，３９（３）