沿空留巷技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用分析

劉廣偉

（河南龍宇能源有限公司車集煤礦，河南 永城 476600）

采用沿空留巷技術(shù)可以有效節(jié)約煤礦開采中成本投入，提高實(shí)際開采效率。此外，沿空留巷技術(shù)可有效保證運(yùn)輸巷道的安全性，確保作業(yè)人員人身安全，促進(jìn)我國煤礦開采行業(yè)持續(xù)發(fā)展。下文對(duì)沿空留巷技術(shù)及其存在問題敘述，提出對(duì)應(yīng)解決措施，以實(shí)際工程為例，突出介紹沿空留巷技術(shù)優(yōu)勢，為推廣該技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 技術(shù)概述

沿空留巷技術(shù)在巷道支護(hù)上屬于新技術(shù)，在無煤柱開采中，包含沿空掘巷及沿空留巷。沿空留巷技術(shù)沿采空邊緣保留原有位置，以技術(shù)手段使采煤工作面沿保安煤柱維護(hù)巷道。沿空留巷技術(shù)回收保安煤柱，對(duì)上區(qū)巷道再次支護(hù)，便于下一區(qū)使用。在回收資源的同時(shí)，煤資源耗損較少，沿空留巷技術(shù)具有可觀的利用價(jià)值。

2 沿空留巷技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 支架技術(shù)單一

傳統(tǒng)煤礦開采中，多以支架實(shí)現(xiàn)巷道保護(hù)，以提高作業(yè)的安全性。但是，支架支護(hù)只存在于淺層礦井，深層礦井及大型礦井對(duì)支架壓力負(fù)擔(dān)較大，且深層礦井瓦斯含量高，開采有一定難度，對(duì)支架穩(wěn)定及牢固性有嚴(yán)格要求，傳統(tǒng)支架技術(shù)不能滿足要求。在煤礦開采行業(yè)不斷發(fā)展背景下，其對(duì)支架形式、類型要求越來越多，傳統(tǒng)支架技術(shù)具有單一性，無法滿足時(shí)代發(fā)展需求。

2.2 砌墻法支護(hù)效果不理想

煤礦開采中，預(yù)制塊砌墻也屬于支護(hù)技術(shù)的一種，該方式可解決密集支架及礦矸石堆法弊端，但是該方式不可長久使用，多應(yīng)用于臨時(shí)支護(hù)，無法使頂板及隔離墻緊密結(jié)合，支護(hù)效果不理想。

2.3 煤矸石堆法效率較差

煤矸石堆法自身投入成本低，操作簡單，在早期煤礦開采中有大量使用。但是，該技術(shù)對(duì)礦井隔離穩(wěn)定性力度不夠，無法切實(shí)保障開采的安全性，進(jìn)而影響煤礦開采效率。煤矸石堆法在技術(shù)上屬于早期技術(shù)，開采需大量人力給予必要支持，消耗一定的人力成本。但是其實(shí)際施工成本不高，受到一些企業(yè)推崇，不利于煤礦開采業(yè)持續(xù)發(fā)展。

2.4 巷幫填充的支護(hù)方式不穩(wěn)定

巷幫填充支護(hù)方式支護(hù)廣，在不同煤礦開采中應(yīng)用廣泛，但是沿空巷中應(yīng)用該技術(shù)壓強(qiáng)變化頻繁，頂板承受壓力大，且填充支護(hù)方式選擇的填充材料強(qiáng)度較低，不能滿足巷道支護(hù)安全性需求

3 強(qiáng)化沿空留巷技術(shù)的建議

3.1 科學(xué)支護(hù)方式

（1）提前支護(hù)。沿空留巷技術(shù)頂板及石墻支護(hù)是弱點(diǎn)，煤礦開采不斷發(fā)展過程中，需積極引入先進(jìn)支護(hù)技術(shù)及用具。對(duì)沿空巷道支護(hù)時(shí)，受混凝土石墻及頂板連接異常影響，應(yīng)提前支護(hù)，以強(qiáng)度比較大的螺紋錨桿及梯形鋼實(shí)現(xiàn)良好支護(hù)。開采作業(yè)面巷道寬度隨開采進(jìn)度不斷縮小，支架會(huì)發(fā)生變形甚至折斷，需優(yōu)化后方動(dòng)壓支護(hù)，以臨時(shí)支護(hù)方式，選擇鋼梁棚、單柱體實(shí)現(xiàn)提前維護(hù)。

（2）強(qiáng)化頂板支護(hù)。頂板下沉占據(jù)巷道空間，需以不同支護(hù)方式強(qiáng)化頂板支護(hù)：①礦井混凝土石墻澆筑前，需留有足夠空間，以混凝土石墻及金屬網(wǎng)實(shí)現(xiàn)頂板支護(hù)，墻體澆筑厚度控制約1.5m。②以梯形棚實(shí)施支護(hù)，按照混凝土澆筑方式澆筑，設(shè)計(jì)錨索，以錨網(wǎng)加強(qiáng)支護(hù)，在此基礎(chǔ)上，可在錨網(wǎng)支護(hù)時(shí)融入鋼帶，強(qiáng)化效果。

3.2 以混凝土強(qiáng)化煤礦巷道力度

可增加煤炭回采面混凝土石墻保護(hù)，降低頂板下沉概率?；炷磷陨韽?qiáng)度大、韌性好，承載力高，在各項(xiàng)工程中應(yīng)用廣泛。煤礦開采中，可以混凝土提高承載力，回采工作面處，沿預(yù)留巷道澆筑混凝土支護(hù)，石墻是應(yīng)隨開采進(jìn)度適當(dāng)調(diào)整。此外，需考慮到石墻傾斜造成的壓力負(fù)擔(dān)，強(qiáng)化石墻支護(hù)，有效避免頂板下沉。

3.3 優(yōu)化安全事故預(yù)警系統(tǒng)

（1）煤炭開發(fā)中，煤層中的易溢出瓦斯，造成爆炸，引發(fā)嚴(yán)重安全事故。因此，開采中需設(shè)計(jì)安全事故預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)瓦斯爆炸實(shí)現(xiàn)科學(xué)控制。還要制定瓦斯爆炸后緊急措施，將危害降到最小。檢測上需實(shí)時(shí)掌控瓦斯及煤具體參數(shù)，周期性檢測。通風(fēng)上需確保通風(fēng)有效性，建立規(guī)范性通風(fēng)系統(tǒng)。管理中需進(jìn)一步完善管理措施，隔離煤層瓦斯地質(zhì)，定期檢查煤層瓦斯，了解分布位置，區(qū)分于煤炭開采位置，避免瓦斯爆炸發(fā)生。

（2）通風(fēng)。通風(fēng)設(shè)計(jì)在巷道澆筑中，抽放瓦斯設(shè)備連接采空區(qū)，強(qiáng)化氣體流通，及時(shí)排除瓦斯泄漏。通風(fēng)主干道及通風(fēng)管設(shè)計(jì)獨(dú)立控制，動(dòng)態(tài)檢測瓦斯?jié)舛?，以預(yù)防為主要手段。

4 案例分析

以河南省商丘市某地區(qū)煤礦開采為例進(jìn)行分析，該煤礦開采工作面緊張，煤層含有大量瓦斯。為保證施工快速、安全，采用沿空留巷技術(shù)施工，工作面以走向長壁后退式綜合機(jī)械化采煤方式采全高。以抽出式負(fù)壓通風(fēng)方式（系統(tǒng)為U 型）通風(fēng)。工程施工工作面及端頭均采用ZY-3800/16/35 液壓支架支護(hù)，共160 架。

4.1 施工工藝

待采煤設(shè)備割通機(jī)尾后，以錨桿結(jié)合鋼筋托梁實(shí)現(xiàn)頂板支護(hù)，單體支柱融入π 型梁強(qiáng)化支護(hù)，隨后填入材料支護(hù)。

（1）工作面機(jī)尾頂板設(shè)置經(jīng)緯網(wǎng)（1×10m），并以螺紋鋼錨桿（D20mm×2000mm）配合鋼筋托梁（2.5m）及鐵餅壓網(wǎng)實(shí)現(xiàn)合理支護(hù)，控制排距600mm，巷道側(cè)首根錨桿距巷角錨桿300mm，采煤設(shè)備工作一次后，機(jī)尾施1 排錨桿，掛經(jīng)緯網(wǎng)，長邊接100mm，短邊和巷道鋼塑網(wǎng)搭接200mm，以14 號(hào)鐵絲雙股對(duì)折后形成雙排扣（300mm）聯(lián)網(wǎng)，要求聯(lián)網(wǎng)間距在200mm 以內(nèi)，扭結(jié)三圈以上。

（2）錨桿及掛網(wǎng)的完成后，以DZ-28 單體液壓之間結(jié)合π 型梁（2600mm）形成平行支護(hù)，柱距及梁間距均控制為750mm。

（3）采空側(cè)及充填墻體之間，以DZ-28 單體液壓結(jié)合π 型梁（2600mm）形成垂直于巷道形成邁步支護(hù)，梁間距作業(yè)需求合理調(diào)整。

（4） 機(jī) 尾 支 架 尾 部 設(shè) 柔 模 空 間， 達(dá) 到2.6m 后在材料巷落山幫4400mm 進(jìn)行支護(hù)， 要求柔模規(guī)格1800×1900×2700mm。

（5）柔模中，三面以DZ-28 單體液壓支護(hù)配合π 型梁（3.6m）固定柔模于頂板位置。

柔模中需預(yù)留孔洞，穿對(duì)拉錨桿（D20），控制實(shí)際拉筋長度約2000mm，控制對(duì)拉間距600mm，對(duì)拉錨桿兩側(cè)以螺帽配合10×100×100 鐵餅實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步加固，確保柔模最終填充寬達(dá)到1900mm。

（6）采用2000×1000mm 鋼筋網(wǎng)片圍起柔模，空間外側(cè)鋼筋網(wǎng)片約0.5m 間隔處設(shè)計(jì)戴帽單體支柱。

4.2 應(yīng)用中的存在的問題及解決

（1）工作面若發(fā)現(xiàn)地質(zhì)變化較大或機(jī)尾存在頂板破碎，支護(hù)不夠牢固。勢必增加支護(hù)成本，加大工作量。頂板存在碎矸石，若密閉材料及頂板接觸不良，將引發(fā)瓦斯泄露。

（2）針對(duì)上述問題，需以單體支護(hù)配合π 型梁優(yōu)化支護(hù)，將梁深入采空側(cè)，維護(hù)頂板，減少頂板垮落度。以片石及水泥沙漿修復(fù)頂板，確保瓦斯無泄露。試驗(yàn)后將填充墻體更改為1900mm，確保支護(hù)穩(wěn)定的同時(shí)，減少耗材。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）直接效益。采取上述施工方式可確保煤量回 收 可 達(dá) 到30×1.5×1.39×0.95×650， 得 到 結(jié) 果 為38624.625t，若煤炭單價(jià)為500/t，計(jì)算得到：該工程中，采用沿空留巷技術(shù)最終收入增加19322212.4 元。

（2）間接效益。通過應(yīng)用沿空留巷技術(shù)，煤礦巷道掘進(jìn)速度大大增加，煤礦開采、巷道掘進(jìn)各道工序科學(xué)配合，煤炭產(chǎn)量得到增加。此外，采用該技術(shù)通風(fēng)系統(tǒng)較合理，瓦斯可有效排除，不存在瓦斯積聚問題，可減少不必要的煤礦矸石輸出。

5 結(jié)語

綜上所述，沿空留巷技術(shù)可對(duì)煤礦開采巷道再次利用，有效提高掘進(jìn)速度及質(zhì)量，提高巷道支護(hù)水平。以沿空留巷技術(shù)，原本工作面煤柱得到優(yōu)化，煤炭回收率得到的提高，且巷道后期維護(hù)力度及維護(hù)費(fèi)用大大降低，具有明顯優(yōu)越性，有效解決了工作開采面的科學(xué)銜接，有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，在煤礦開采中具有實(shí)際推廣價(jià)值。