探析沿空留巷工作面留巷巷道变形控制方法

探析沿空留巷工作面留巷巷道变形控制方法

王凯

山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司 山西高平 048400

摘要：沿空留巷是当前国内煤矿开采中常见的无煤柱开采技术，其实质是通过采取一定的措施把回采巷道保留下来，以便于下一区段的工作面使用。沿空留巷具有提高资源回收率、降低巷道掘进量、缓解工作面接替紧张状态、延长矿井服务年限、实现矿井Y型通风等优点，是我国煤炭安全高效开采的关键技术之一。本文对沿空留巷工作面留巷巷道变形控制方法进行分析，以供参考。

关键词：沿空留巷；留巷巷道；变形控制

引言

通过对我国某地区一处煤矿开采工作面的现状进行了分析和考察，整个巷道内部的基础结构完好，巷道的顶部和边缘区域受到的变形压力不是非常严重，局部区域的突起比较严重，采取了底部落道的加固方法，靠近墙体边缘区域通过单根工字钢来进行支护，并且个别的锚索结构已经完全失效，通过后续的补充加固处理来防止出现不稳定性问题。

1沿空留巷

作为一个持续性的工程，沿空留巷的工程周期可划分为三个阶段:①留巷初期，巷道开挖阶段至工作面回采前;②留巷中期，即随着工作面回采，开始留巷至留巷结束;③留巷末期，下一个工作面开始回采至所留巷道报废。但目前大多数的研究工作都是围绕留巷中期对巷道稳定及矿压显现的控制而展开，对留巷后期巷道的使用及修复工作的研究进行得较少。在留巷后期，随着下一个工作面的推进，之前所留巷道随着工作面的回采，再次受到采动压力的影响，会发生较大的变形和破坏。因此，为了满足留巷末期下个工作面的运输、通风等需求，必须对所留巷道变形部分进行有针对性的修复，以确保在留巷后巷道断面能够满足基本使用要求。

2沿空留巷支护设计分析

2.1巷道设置概述

巷道设计矩形断面，净宽5.2m，净高2.7m，净断面14.04m2。支护方式为沿煤层底板布置，采用锚网索支护。巷道内南帮上部铺设动力电缆，信号电缆，监测、监控电缆，监测、监控电缆悬挂在动力电缆上方，间距≥10cm。南帮下部铺设DN50压风管、DN75静压防尘管和25.4cm排水管，北帮上部吊挂抽放管路。巷道铺设轨道，轨距600mm。巷道安装柔模混凝土制备机组和泵送管路，管路为Φ125mm的无缝管路，沿巷道底部敷设。留巷作业采取泵筑柔模混凝土墙的办法，墙宽1.2m，沿空留巷宽度4m。

2.2待浇筑空间设计

a)待浇筑空间顶板设计。综合考虑该矿井下地质条件，并参照以往施工经验，分析确定待浇筑空间空顶距离最大不能超过6200mm，空间内支护采用“木点柱+单体支护”的联合临时支护方式。b)待浇筑空间底板设计。结合其他矿井相似施工作业经验进行分析，巷旁支护墙体需浇筑在刚度较高的底板上，这就需要在作业面回采时借助采煤机将待浇筑空间下部松软的底板全部去除，从而确保底板具有理想的刚度。c)采空区隔离设计。只有确保采空区与留巷的有效隔离，方能为浇筑墙体提供相对稳定安全的作业施工环境。常用的隔离方式包括木点柱隔离和专用挡杆支架隔离两种。根据以往施工经验，木点柱隔离不仅作业强度大，需消耗大量木材，而且稳定性偏低，因此选用专用挡杆支架进行隔离防护。

2.3工作面内侧临时加强支护

工作面过渡支架与沿空留巷浇筑混凝土墙之间的内侧，采用DW31.5型单体液压支柱加铰接顶梁临时支护，巷道内侧布置五排单体液压支柱，每排2根，间距1m，柱距0.6m，单体液压支柱距采空区挡矸支架不小于0.45m。

3巷道支护参数

道路规格:矩形剖面，开挖宽度5.4m，开挖高度2.8m，净宽度5.2m，净高度2.7m，总剖面面积15.12m2，净剖面面积14.04 m2。道路支持技术参数包括:屋顶每行有6个高强度螺栓支撑，螺栓模型为φ 20 mm × 2 200mm，间距为950mm，行距离为950mm。上层锚索由φ 17.8mm × 8mm 8 400mm、1 900mm、行距950mm组成。煤帮用高强度螺栓支撑，每排4个，锚模型为φ 20 mm × 2 200mm，间距750 mm，排950mm，煤帮阶梯焊接为φ 14 mm圆钢，钢梯规格:宽度80mm，长度2 700 mm。

4沿空留巷工面留巷巷道变形控制方法

4.1台阶下沉严重段注浆锚索顶板加固

为了有效防止煤矿巷道工作面当中出现大面积托顶，以及顶板继续下沉等不良问题，在针对煤矿巷道的顶板，受剪切力的大小上进行了有效的分析和测定，在煤矿巷道顶部的剪切应力，断裂层当中受到的下沉量比较明显，经过测定实际的下沉总量超过了1000mm。通过在墙体周围设定了一排预应力钢绞线来进行加固，钢绞线的实际强度为8400mm，并且在中空区域范围内进行注浆加固，锚索的排列间距大小为1900mm，和原本的煤矿巷道内部的锚索形成了3×3相间的设置结构形式，依照当前阶段煤矿巷道顶板的锚索加固状况对锚索的加固形式进行了合理的调整，通过提高注浆工作的压力，保证浆液充分注满整个钻孔有效实现全场加固的同时，向钻孔的周围缝隙不断进行扩散，对整个围岩结构起到了良好的粘结以及固化效果，有效实现了深孔锚索加固，并且在松散的顶板层当中形成了一个完整的结构体，以此可以有效达到整个顶板加固工作的效果。

4.2“挂网＋打设点柱＋巷道肩角喷浆”联合支护

对于柔性壁剪切内置顶板，随着道路肩角喷射控制间隙的持续发展，提出了桥面完整性受损，堆积下沉的建议，具体支持方案如下:(1)屋顶和墙顶部之间的三角区(尤其是受损的墙)用双金属网格连接，最好使用钢筋托梁将屋顶锚与墙拉杆组合在一起，以便前面的工作面连续连接。(2)在每面损坏的墙旁边，间隔600mm ~ 1000mm，支持三四钢或单体液压支柱，用作信号柱。受损的墙，下端，顶帽，厚度80mm，宽度200mm，长度500mm的木板。3)根据目前的情况，屋顶破碎必须严重，因此线路与3g 02采空区连接，产生空洞，喷射与空气泄漏所在地段、屋顶与墙壁之间的三角地带，支持，整体喷射到损坏的墙壁裂缝(或灌溉)，屋顶和墙壁侧面喷射厚度小于100mm，或者道路肩部边缘喷射厚度不小于200mm，支撑屋顶，加固损坏的墙壁，起到采空区的气体作用。

4.3其他措施

依照综采工作面当中的实际开采形式以及相关的设计工作要求，在通风结构当中需要保证良好的运输条件，如果煤矿巷道不能满足相应的辅助运输工作条件需要通过启迪和互帮的方式来进行处理，在工作面的开采工作当中需要采取相应的爆破措施来加以推进，有效做好工作面和两顺槽之间的处理工作，尤其是针对顺槽当中的压力大小，进行有效的观察和记录，同时还需要针对采空区域范围内的积水状况来进行有效的检查，如果发现该区域当中产生异常状况，需要及时的查明其中的具体原因，并且采取相应的解决措施来加以保障。

结束语

随着矿井回采作业深度的增加，在确保回采安全的同时提升巷道掘进作业效率和煤炭回收比例，对于提升矿井综合效益意义重大。沿空留巷技术作为一种高效的巷道留设技术，能够充分满足增大煤炭回收比例和提高掘进作业速率的双重需求，因此矿井管理者应当重视相关技术的研发应用，在生产中积极组织技术人员，结合生产实际开展针对性探索，从而为矿井的长久发展提供更好的支持。

参考文献：

[1]郭江波.综采工作面沿空留巷开采技术实践探讨[J].能源与节能,2019(12):184-186.

[2]管洲.沿空留巷技术在煤矿综采中的应用研究[J].矿业装备,2019(06):92-93.

[3]朱先龙,杨张杰,钟会军,赵均.弱胶结富水顶板留巷围岩变形特征与控制技术[J].能源与环保,2019,41(11):167-170+174.

[4]吴祥业.神东矿区重复采动巷道塑性区演化规律及稳定控制[D].中国矿业大学(北京),2018.

[5]李丽伟.综采切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术研究[D].河北工程大学,2017.