柔模支护快速沿空留巷开采技术

沿空留巷技术研究与应用沿空留巷技术是一种针对地下矿山开采过程中的巷道支护问题的新型技术，通过在巷道上方留置一定宽度的空间，利用支撑结构来实现巷道的支护，有效地解决了传统巷道支护方式存在的问题。

近年来，沿空留巷技术在矿山工程中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。

本文将重点介绍沿空留巷技术的研究现状和应用场景，并对其未来的发展方向进行探讨。

一、沿空留巷技术的研究现状1.技术原理沿空留巷技术是一种在地下矿山开采过程中利用巷道上方留置一定宽度的空间，通过支撑结构来实现巷道的支护的新型技术。

其主要原理是通过在巷道顶部安装钢架或悬吊支撑结构，将顶板处的分散荷载集中到支撑结构上，从而减小了顶板的荷载，增加了巷道的承载能力，并且在支撑结构的作用下，有效地减小了地质应力对巷道的影响，降低了巷道的变形和开裂。

2.研究进展近年来，针对沿空留巷技术的研究取得了一系列的进展。

学者们对支撑结构的形式、材料、安装方式等进行了深入研究，提出了一系列有效的支护方案。

通过数值模拟和物理模型试验等手段，对沿空留巷技术的支撑效果进行了分析和验证，为其在实际工程中的应用提供了科学的依据。

1.岩石类矿山在岩石类矿山的开采过程中，由于地质应力的作用，巷道顶板易出现开裂和坍塌的情况，传统的支护方式难以满足巷道的安全要求。

而沿空留巷技术能够有效地减小地质应力的影响，提高巷道的承载能力，因此在岩石类矿山中具有广阔的应用前景。

2.煤矿未来，需要进一步改进沿空留巷技术中的支撑结构形式、材料和安装方式等，提高其适用范围和适应性，以满足不同地质条件下的巷道支护需求。

2.工程应用随着沿空留巷技术的不断改进和完善，其在地下工程中的应用将会越来越广泛。

未来需要加强对该技术在实际工程中的应用，总结经验和教训，为其在工程中的规范化应用提供依据。

3.科研攻关在沿空留巷技术的研究中，还存在一系列的难点和问题，需要加强科研攻关，推动该技术的进一步发展。

如何在巷道开挖过程中避免对支撑结构的破坏，如何提高支撑结构的疲劳寿命等都需要进一步的研究和探讨。

编号：HEXH2017AJC-3603大采高工作面沿空留巷混凝土墙施工安全技术措施山西霍尔辛赫煤业有限责任公司综掘三队2017年4月内审记录表3603大采高工作面沿空留巷混凝土墙施工安全技术措施审批签字卡总工程师：安全督查科：调度室：生产技术科：通风区：机电科：队长：编制：二〇一七年月日作业规程审批意见表重大危险源及有害因素辨别表3603工作面沿空留巷混凝土墙施工安全技术措施沿空留巷可以实现无煤柱开采，提高资源回采率，延长矿井服务年限；在高瓦斯矿井，可以实现Y型通风，消除回风隅角瓦斯积聚，改善矿井安全条件；降低巷道掘进率，减少空顶作业，降低冒顶、片帮几率，提高矿井安全生产水平；改善矿井技术经济指标，适应新常态。

根据生产会议安排由我队进行沿空留巷混凝土墙施工，为确保沿空留巷混凝土墙柔模支挂施工合理、安全顺利的进行，特编制本措施。

一、施工组织总负责人：王云霄安全负责人：赵军现场安全负责人：当班跟班队长现场施工负责人：当班跟班班长技术负责人：赵海鹏1、按时参加班前会，班长及所有人员要明确当班任务，清楚岗位责任。

2、跟班队长为当班安全第一负责人，负责安全隐患排查及安排人员工作，所有人员要严格执行岗位责任制。

3、认真执行交接班制度，检查各设备完好情况，工器具是否齐全，双方在施工现场使用指定电话汇报交接班，经双方确认后在现场填写交接班单。

4、每班人员升井后，班长必须到办公室汇报当班工作情况，填写相关记录、台帐。

二、施工方式（一）施工设备：刮板上料机：GS420-5.4混凝土搅拌机：MJSY-2300G混凝土输送泵：HBMG80/16-110SF电气设备：1台磁力启动器，3台80开关，1台综保，电缆若干。

输料管路若干（二）工艺流程（三）充填材料及配比水泥：42.5普通硅酸盐水泥；砂子：二区中砂，干砂，泥或石粉含量小于1%，含水率小于1%；石子：5~20mm连续级配碎石，碎石压碎值指标≦16%；水：干净、无污染的矿井水。

3131机巷柔模混凝土沿空留巷的安全技术措施根据矿生产接替计划安排，3131工作面回采后，机巷将作为下个工作面3133风巷被保留，在回采中需进行柔模混凝土沿空留巷，为保证整个作业过程的工程质量及安全，特编制以下安全技术措施。

一、组织措施为确保3131机巷柔模混凝土沿空留巷安全顺利进行，龙门峡南煤矿成立3131机巷沿空留巷工作领导组，由指挥长为组长，生产副指挥长、安全副指挥长、机电副指挥长、总工程师为副组长，各副总工程师、生产职能部门负责人、综采队队长、书记为成员，下设技术指导组、现场实施组、安全监察组、设备保障组四个小组，全面负责沿空留巷的技术指导、现场管理和后勤保障工作。

3131机巷沿空留巷工作领导组下设办公室在调度室，由调度室主任兼任办公室主任，负责试采及初放工作期间的日常管理和协调工作。

1.技术指导组组长：李国玉副组长：袁伟淇、姚金钱、文国胜、杨怀明、青华波成员：刘治华、张定山、陈钟伟、李小波、陈世明、潘星雨、沈蓥、唐宇工作职责：编制审核柔模混凝土沿空留巷安全技术措施、监测分析3131工作面顶板压力显现、实施现场技术交底，贯彻学习《3131工作面回采作业规程》，解决在沿空留巷过程中出现的各种技术问题。

2.现场实施组组长：万龙文副组长：尹彬湾、杨小兵、杨军光成员：综采队副队长及班长工作职责：安排部署现场各项工作，落实整改现场各项安全隐患、精心组织调配劳动力、贯彻落实各项安全技术措施，开好班前会、落实现场安全负责人，确保各项工作安全有序开展。

3.安全监察组组长：李彬副组长：青华波、张本顺成员：段秋林、韩云忠、张永富、杨云贵、梁后全、李鸿、徐林、李松林工作职责：组织落实沿空留巷过程中的安全监察、现场安全隐患的排查整治、技术工种的培训、安排部署现场跟班人员、明确跟班人员岗位责任。

4.设备保障组组长：曹体基副组长：文国胜、樊成向成员: 机运科、嘉华公司技术指导人员工作职责：保证混凝土制备输送机组的易损件的供应，解决现场中出现的各种设备问题，零部件配备齐全，避免因材料、设备供应不及时和质量差影响安全生产。

沿空留巷技术沿空留巷就是在工作面后方沿采空区边界维护住已经使用过的回采巷道为下一区段煤层开采服务，已经成为煤矿开采技术的一项重大改革。

沿空留巷技术能够实现Y型通风方式、解决工作面瓦斯超限问题，还能具有合理开发煤炭资源、提高煤炭资源采出率、减少巷道掘进量、缓解采掘接替矛盾、防止孤岛工作面产生、缩短搬家时间、防止发火等优势，对改善矿井技术经济效益、增强矿井安全生产极为有利。

沿空留巷与有煤柱护巷比较，无论在技术经济上、还是生产安全上，都具有绝对性的优势。

但实际沿空留巷的应用并不理想，沿空留巷技术的优势没有得到充分发挥，上述问题没有得到彻底解决。

主要原因就是沿空留巷关键技术一直没有取得重大突破，主要包括两个方面的问题：一是巷道支护材料不过关，留巷后在顶板压力下巷旁支护很快失效，导致沿空留巷变形破坏严重，维修十分困难，而且巷旁支护的破坏导致漏风严重，给安全生产带来重大隐患；二是施工工艺原始，基本是人工操作，施工困难且速度缓慢，难以实现高产高效，尤其是综采工作面，传统沿空留巷的施工进度、施工质量及巷旁支护方式难以适应综采速度快、现代化程度高、巷道断面大及支护质量要求高的特点。

沿空留巷技术现状2.1. 密集支架形式基本不可取沿空留巷在上世纪研究初期基本上都是以支架形式完成。

那时候各种支架形式的应用曾经解决过许多回采工作面的无煤柱采煤问题。

但都是应用到一些采面地压相对较小并且煤层赋存条件较好的无自然发火的低瓦斯矿井。

而且应用情况也不能令人满意。

这种方式因为支护材料品种多，工作量大，支护效果差，采空区隔离效果差等问题现在很少应用。

2.2. 矸石堆垛方式应该淘汰矸石堆垛法是一种看似简单经济的做法，但因为该方法不能达到及时有效支撑顶板，容易造成顶板过量下沉导致巷道不利于回采工作。

这种方式虽然材料单价低，但会消耗大量的人力，而且隔离效果很差，因此适应面很小。

一些好的方法的出现会加速这一方法的淘汰。

2.3. 砌体墙法存在缺陷采用预制块砌墙可以克服上述2.1和2.2节所述密集柱和矸石堆垛的许多缺陷，能够基本形成一道隔离采空区的密闭墙体。

232在井工煤矿生产过程中，合理的采煤技术应用不仅能够减少井下煤炭资源的损失，还能有效提升综采工作面的回采率，尤其是在一些容易发生煤层自燃的矿井中，沿空留巷技术的应用，能够进一步改善矿井的生产条件和劳动强度，促进矿井煤炭资源才采出率的提高，为煤矿安全生产和经济效益的提升创造了良好的条件。

1 沿空留巷顶板岩层运动特点回采工作面推过后，顶板活动可划分为三个时期，即前期活动、过渡期活动和后期活动。

工作面回采过后，支架前移，工作面支架后方的顶板失去支架的支撑，直接顶在自身重力及支护体产生的切顶阻力以及老顶下沉的带动下，多方力量共同作用，旋转变形，沿着支护体边缘发生断裂，断裂后呈倒悬臂梁状态。

这一时期的留巷顶板的活动为前期活动。

当直接顶垮落后能充满采空区时，老顶岩层折断垮落，在平衡过程中老顶可形成砌体结构。

当直接顶岩层垮落后不足以充满采空区时，上位部分老顶岩层也将挠曲断裂冒落，充填采空区，直至达到充满采空区的层位后其上部老顶岩层方可形成砌体结构。

随老顶岩块的旋转，老顶岩块在下部冒落碎矸石的支撑下形成的“三角块结构”逐渐稳定，从而使沿空巷道一定范围内的应力小于原岩应力，该阶段的顶板运动称为顶板过渡活动期。

其变形仍以旋转变形为主，变形速度快，变形量大。

随着矸石的逐渐压实，形成稳定“三角块结构”的上位岩层也将折断、变形下沉，使煤壁乃至直接顶产生损伤，支承压力影响范围加大，峰值进一步内移，留巷上方顶板产生平移下沉，由于受老顶分层垮落的影响，巷道顶板下沉呈现波动性。

此阶段顶板活动称为顶板后期活动期。

顶板运动特征以旋转下沉为主，但下沉速度较小。

2 综采工作面顶板管理现状2.1 煤层埋深大矿井煤层埋藏较深，其中三采区埋深达668-880m。

随着开采深度的不断增加，进入三采区深部高应力区域后，地质构造变得复杂、围岩动压显现普遍强烈。

在深部原岩应力、开采复杂地质构造带形成的构造应力以及工作面回采时的采动应力叠加作用下，呈现显著的高应力围岩大变形特征，并回采过程中伴随动力扰动型冲击破坏特征，对深部高地应力工作面的安全高效开采造成了巨大威胁。

柔模混凝土墙沿空留巷联合支护工艺应用作者简介：王㊀峰（１９８８－），男，山西长治人，本科，助理工程师，研究方向：采矿工艺㊂王㊀峰（山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿，山西潞安０４６２００）摘㊀要：为促进矿井安全高效生产，提高资源回收率，减少巷道掘进量，实现Ｙ型通风消除回风隅角瓦斯集聚，在五阳煤矿７６０６回采工作面实施沿空留巷工艺，沿空留巷主要采用柔模混凝土墙技术，为进一步保证沿空留巷工程质量，提高所留巷道安全系数，合理控制巷道变形量，特设计了一系列配套联合支护工艺以满足留巷要求㊂关键词：沿空留巷；联合支护；围岩控制；技术应用中图分类号：ＴＤ３５３文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－２３３９（２０１９）０１－００６７－０２１㊀工作面概况五阳煤矿７６０６回采工作面开采对象为山西组中下部的３＃煤层，煤层赋存稳定，厚度６．００ ６．３０ｍ，平均６．１６ｍ，倾角２ʎ １０ʎ，平均６ʎ，含两层夹矸，分为三个自然分层㊂老顶为细粒砂岩，厚３．９０ ５．８６ｍ，平均５．０８ｍ，岩性为灰黑色㊁质均㊁块状㊁硬㊁含白云母㊁下部灰白色㊁硅质胶结㊁层面为黑色，ｆ＝４ ８㊂直接顶为泥岩，厚２．００ ６．２４ｍ，平均４．３３ｍ，岩性为黑色㊁质均㊁块状，含植物碎屑㊁中部夹薄层灰白色粉砂岩，ｆ＝２ ４㊂伪顶为炭质泥岩，厚０．２５ ０．３０ｍ，平均０．２８ｍ，岩性为黑色㊁夹煤线或煤屑，节理发育㊁易冒落，ｆ＝２ ３㊂７６０６回风巷采用矩形断面树脂加长锚固锚杆组合支护系统，锚网支护规格（宽ˑ高）为５ｍˑ３．５ｍ㊂２㊀施工设计及施工工艺２．１㊀巷道底板加固设计在巷道实施柔模混凝土墙沿空留巷前，预先对巷道底板进行注浆加固㊂在松软破碎岩体中注入能胶节硬化的浆液，将破裂岩体重新胶结成较高强度的固结体㊂由于７６０６工作面回风巷底板煤体松软，钻眼后孔口段易松塌成喇叭形，封孔困难，注浆加固难以达到预期效果，考虑到沿空留巷对底板强度的特殊要求，特提出单孔位复注浆技术㊂该技术是先打浅孔（１．５ｍ）低压（１．５２．０ＭＰａ）注浆，待浆液固结后，在原孔位附近固结区打眼（３ｍ），提高压力（１０ １５ＭＰａ）复注，复注时打眼规整，封孔方便，能够显著提高注浆加固效果㊂结合７６０６工作面回风巷工程条件，确定注浆加固范围为底板以下垂直深度３ｍ范围，其中深入岩体范围不小于５００ｍｍ㊂注浆孔径４２ｍｍ，注浆孔间排距根据浆液扩散距离设计，而扩散距离受注浆压力㊁浆液流动特征㊁裂隙张开度㊁产状及分布特征和注浆工艺等因素影响，在这方面理论研究尚不够成熟，围岩的综合渗透系数也只有通过实测来确定㊂根据五阳煤矿的注浆经验，浆液扩散距离为１ １．５ｍ，为此设计注浆孔间排距与单孔距离相近，每排布置５个注浆孔，从回采侧煤帮向煤柱侧煤柱依次排列㊂２．２㊀柔模混凝土墙加固设计柔模混凝土墙打设宽度为３５００ｍｍ，巷旁支护宽度为１０００ｍｍ，高度３５００ｍｍ，混凝土强度等级为Ｃ３０㊂在柔模混凝土墙体内预置锚栓，锚栓规格为Φ２２ˑ１６５０ｍｍ，锚栓杆体为５００号螺纹钢，杆体两端设有丝扣，每端丝扣长度１００ｍｍ；杆体两端各配一套高强度托板㊁调心球形垫和尼龙垫圈，托板采用１２０ｍｍˑ１２０ｍｍˑ８ｍｍ拱形高强度托盘；墙体成型后，给锚栓施加预紧力，预紧扭矩不小于１５０Ｎ㊃ｍ，锚栓的间排距为９００ｍｍˑ７５０ｍｍ㊂锚栓结构见图１，锚栓布置方式见图２㊂图１㊀锚栓结构图图２㊀锚栓布置方式７６２．３㊀待浇筑空间围护设计待浇筑空间是指巷旁支护施工前，采用临时支护控制顶板的范围㊂待浇筑空间越大，顶板稳定性越差，采空区有害气体和矸石涌入留巷内的数量和机会就越多㊂针对７６０６工作面的工程条件，确定采用 架前铺网＋顶板锚杆支护＋采空区木点柱 综合措施围护待浇筑空间㊂２．３．１㊀架前铺网架前铺设双层金属网护顶，材料为１０＃铁丝，网孔规格为５０ｍｍˑ５０ｍｍ，用１６＃铅丝联接，双丝双扣，孔孔相连并与原巷道顶网连接㊂铺设范围不少于机尾侧５个支架，设计采用１ｍˑ１０ｍ双层金属网，移架后金属网落地㊁兜矸，与顶板锚杆支护和采空区木点柱共同形成待浇筑空间围护结构，将采空区矸石与沿空留巷隔离，确保浇筑人员作业安全㊂２．３．２㊀架前顶板锚索㊁锚杆支护拉架后采空区破碎顶板随采随垮，一方面容易造成生产班无法及时支设木点柱，另一方面垮冒矸石冲入待浇筑空间，造成检修班无法浇筑墙体㊂每推进两机尾在端尾倒数第二架和倒数第三架架间㊁倒数第三架和倒数第四架架间每推进一横机尾，停采后在架前打设两根锚杆架一托梁，托梁长１．８ｍ，并在液压支架前梁架间打设一根锚索（锚索在倒数第二架和倒数第三架架间，倒数第三架和倒数第四架架间交替打设），当锚杆锚索过尾梁后，在两根锚杆中间位置补打一根锚杆，形成 ３－３－３ ，并每排补打一根锚索，形成 ２－２－２ ，打锚索时在三根锚杆空隙之间交替打设㊂２．４㊀沿空留巷联合支护设计在柔模混凝土墙体测，沿顺槽走向采用打设 单体柱＋π型钢梁＋工字钢地梁＋地网＋地锚 抬棚配合柔模混凝土墙进行支护㊂即在所架设棚梁下方铺设工字钢地梁，将两根工字钢地梁并排焊接，在３ｍ的双工字钢地梁上制作单体柱柱窝以增强抬棚支护稳定性㊂在地梁下方铺设规格为１．４ｍˑ０．９ｍ地网，并在抬棚间布置底锚索配合支护（见图３）㊂图３㊀７６０６回风巷沿空留巷区域支护示意图３㊀效果分析在柔模混凝土沿空留巷巷道中采用墙体加固㊁底板注浆等一系列联合支护技术后，较未使用该配套支护技术的柔模混凝土沿空留巷巷道，巷道底鼓量减少约３７．６％，巷道收缩量减少约２１．２％㊂４㊀结语综上所述，该配套联合支护工艺的应用，较好的减少了沿空留巷巷道的变形量㊂保证了沿空留巷巷道回风断面，为回采工作面正规循环提供了有效保障㊂且减少了巷道修复的工程量，提高了作业安全系数㊂参考文献：［１］㊀杨俊哲．厚煤层机械化柔模快速沿空留巷技术应用研究［Ｊ］．媒炭科学技术，２０１５（ｓ２）：１－５．［２］㊀郭㊀饶．沿空留巷巷内支护技术的研究与应用［Ｊ］．资源信息与工程，２０１８（３）：７７－７８．［３］㊀王振华．煤矿综采工作面支护技术问题及完善［Ｊ］．资源信息与工程，２０１７（５）：８８－８９．８６。

深部酥软煤层柔模混凝土沿空留巷技术的应用郗新涛;史莉红;刘冲【摘要】为了解决煤层致密、裂隙不发育,难以抽采瓦斯,缓解突出煤层衔接紧张、风量紧张、防突压力大的被动局面,基于阳煤新元公司3号煤3414综采工作面柔模混凝土快速沿空留巷的工程实践,采用了经验法计算沿空留巷围岩压力与现场实践观察的方法,提出了一种安全高效的矿井沿空留巷支护形式,巷旁采用柔模混凝土墙支护,辅助进风巷的回风侧采用单体支柱+π型梁滞后支护.实践表明深部酥软煤层柔模混凝土沿空留巷技术的应用技术合理、沿空巷道稳定.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2016(025)007【总页数】4页(P16-19)【关键词】沿空留巷;柔模混凝土;巷旁支护【作者】郗新涛;史莉红;刘冲【作者单位】阳煤集团山西新元煤炭有限责任公司,山西阳泉045000;阳煤集团山西新元煤炭有限责任公司,山西阳泉045000;阳煤集团山西新元煤炭有限责任公司,山西阳泉045000【正文语种】中文【中图分类】TD353阳煤新元公司为煤与瓦斯突出矿井，目前主采3号煤，煤层致密、裂隙不发育，采动之前难以抽采瓦斯，采前预抽U+L型通风不能有效解决隅角瓦斯积聚问题。

针对上述难题，新元公司3414综采工作面采用沿空留巷技术后，实现了工作面Y 型通风，瓦斯治理效果明显。

“Y”型通风系统瓦斯涌出量明显减小，是优化单一突出煤层工作面通风系统、适应《煤矿安全规程》取消尾巷的一次有益尝试；辅助进风巷作为进风，胶轮车可直接将工人送到机尾，减轻了工人的劳动强度；沿空留巷可使回采工作面少布置一条顺槽巷道，不仅有效缓解突出煤层衔接紧张、风量紧张、防突压力大的被动局面，而且提高了采区回收率，经济效益明显。

阳煤新元3414工作面井下西部未布置巷道，南邻西胶带运输大巷、西辅助运输大巷、西回风大巷(北)，东邻3415工作面，北抵新元矿矿界。

其工作面采掘工程平面见图1所示。

该范围3号煤层结构较简单，属中灰、低硫的优质贫瘦煤。

浅析煤矿综放工作面沿空留巷技术煤矿综放工作面沿空留巷技术是指在综合采煤工作面进行采准沿的通过一定的施工技术，在地质条件允许的情况下，在煤层顶板留出一定尺寸的空间，形成沿空留巷。

这种技术不仅有利于采煤作业的安全高效进行，而且有利于煤矿资源的合理利用，减少煤矿采空区对地表及地下水资源环境的影响。

本文将从沿空留巷技术的优势、施工方法以及存在的问题及对策等方面对这一技术进行浅析。

一、沿空留巷技术的优势1. 提高采煤效率在综合采煤工作面进行采准沿的沿空留巷技术可以进一步提高采煤效率。

通过留巷可以实现采煤和支护同时进行，减少了煤层开采的顺序，提高了开采效率。

沿空留巷还可以减少对矿柱的影响，降低支护难度，进一步提高了采煤效率。

2. 减轻地表和地下水资源的影响采煤造成的地表沉降和地下水涌出是煤矿开采的一大难题，而沿空留巷技术可以一定程度上减轻这一影响。

留巷可以减少煤矿采空区对地表的损害，降低了煤矿对地下水资源的侵蚀。

3. 保护煤矿资源沿空留巷技术可以有效地保护煤矿资源。

通过留巷，可以避免煤层的过分开采，减少了煤矿资源的浪费。

留巷还可以延长煤矿的生产寿命，实现煤炭资源的更加合理利用。

1. 钻孔爆破法沿空留巷的施工方法有多种，其中比较常见的是钻孔爆破法。

首先在煤层顶板和煤层之间的岩层上进行钻孔，然后将炸药装入钻孔中，进行爆破。

通过爆破的方式对岩层进行破坏，形成足够的空间，留出沿空留巷。

2. 液压掘进法液压掘进法是另一种比较常见的施工方法。

通过使用液压掘进机械，在煤层顶板和煤层之间的岩层上进行掘进作业，形成沿空留巷。

这种方法施工简便，效率较高。

3. 桩架支护法在沿空留巷的施工过程中，为了保证留巷的稳定性和安全性，通常会采取桩架支护法。

这种方法是在留巷的周边设置桩架，用以支撑岩层，防止其发生坍塌，确保留巷的安全施工和使用。

三、存在的问题及对策1. 安全问题沿空留巷技术虽然在提高采煤效率的也增加了一定的安全风险。

煤矿工作者在施工过程中需要面临顶板垮塌、瓦斯积聚等危险，因此需要加强安全管理，配备必要的安全设备，保证施工人员的安全。