蓋增雪

（開灤能源化工股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)部，河北 唐山 063100）

沿空掘巷在開灤呂家坨礦業(yè)公司的應(yīng)用和推廣

蓋增雪

（開灤能源化工股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)部，河北 唐山 063100）

通過理論分析和實踐，探索出應(yīng)用留小煤柱沿空掘巷方式，解決了回采孤島煤柱等應(yīng)力集中區(qū)域的煤炭資源時，回采巷道布置的難題，提高了采掘巷道支護(hù)效果，為安全生產(chǎn)打下了堅實基礎(chǔ)。

沿空掘巷；應(yīng)力集中區(qū)；巷道支護(hù)；安全生產(chǎn)

1 礦井概述

呂家坨礦業(yè)分公司是一座地質(zhì)儲量豐富且地質(zhì)條件復(fù)雜的大型礦井，原是亞洲最大的水采礦井，但是隨著礦井開采深度的拓展和地質(zhì)條件的變化，水采工藝越來越不適應(yīng)。2004年全部改用綜合機(jī)械化開采，以前回采巷道之間或回采巷道與采空區(qū)之間，普遍采用留設(shè)20m左右護(hù)巷煤柱的方法，確保新掘巷道的支護(hù)安全；但是隨著采深的增加，地應(yīng)力不斷增大，部分巷道在使用中變形嚴(yán)重，不能滿足行人、運輸、通風(fēng)的要求，繼續(xù)增大護(hù)巷煤柱的尺寸，又會降低煤炭的采出率。為解決這一問題，經(jīng)過分析論證，提出了改變現(xiàn)有的巷道布置方式，在部分區(qū)域采用沿空掘巷的方式布置巷道。

2 沿空掘巷技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 5377工作面應(yīng)用不合理小煤柱護(hù)巷的教訓(xùn)

（1）5377工作面位于-800三采區(qū)域，上部是面采空區(qū)和5375旱采工作面采空區(qū)，煤柱呈現(xiàn)不規(guī)則的狀態(tài)分布；下部是6171工作面采空區(qū)，煤柱呈現(xiàn)規(guī)則分布。上下全部為采空區(qū)，5377工作面處于壓力集中區(qū)域。

（2）5377工作面設(shè)計走向長度1 200 m，傾斜工作面長度60 m，煤層厚度3.5 m～4.5 m，煤層傾角13°左右。實際工作面走向長度只掘進(jìn)了880m，傾斜長度60m，見圖1。

（3）巷道布置分析：該工作面是一個條帶煤柱，當(dāng)時用對沿空掘巷的認(rèn)識不足，對采場周圍應(yīng)力場的時空特性了解不夠，在工作面兩巷布置時，決定采取小煤柱護(hù)巷的方法，皮帶巷下部是6171工作面采空區(qū)，皮帶巷與采空區(qū)之間留設(shè)6 m的煤柱，軌道巷上部是5373水采工作面采空區(qū)和5375旱采工作面采空區(qū)，煤柱呈現(xiàn)不規(guī)則的狀態(tài)分布，設(shè)計軌道巷的位置與采空區(qū)之間的煤柱80%都在8 m煤柱以上。認(rèn)為巷道與采空區(qū)之間留設(shè)一定的煤柱會比沿空掘巷的支護(hù)效果好些，但是按照應(yīng)力場調(diào)整時空特性，這個位置正好是應(yīng)力較大的位置，應(yīng)力最小的部位應(yīng)該是煤柱的邊緣部位，一般在1 m～3m的煤柱范圍內(nèi)是壓力較小的空間。為此，導(dǎo)致兩巷在掘出10 d后，后路巷道壓力顯現(xiàn)強烈、變形嚴(yán)重，致使無法繼續(xù)正常掘進(jìn)，被迫提前開切眼回采。后來在回采過程中，為維護(hù)生產(chǎn)所需巷道空間，采取了強度較大的擴(kuò)幫和臥底措施，嚴(yán)重影響了推采速度和回采效益，給采區(qū)的安全生產(chǎn)也造成很大威脅。

圖1 5377工作面布置示意圖

2.2 沿空掘巷在6172（上）皮帶巷的應(yīng)用

（1）工作面概述：6172（上）工作面與5377工作面的位置環(huán)境相似，三面為采空區(qū)，屬于孤島煤柱、高應(yīng)力集中區(qū)域，與之相鄰的工作面5370工作面在2000年回采完畢，6172工作面于2003年回采完畢，6171水采工作面2002年回采完畢，見圖2。6172工作面設(shè)計走向380 m，傾斜長度90 m，煤層厚度3.5 m，煤層傾角13°～14°。工作面內(nèi)部除存在部分?jǐn)鄬油?，還有老硐縱橫交錯；老硐中大部分的支架沒有回收。

圖2 6172（上）工作面示意

（2）6172（上）皮帶巷位置的選擇：2005年初設(shè)計該工作面時，考慮到6172工作面已于2003年回采完畢，采空區(qū)上覆巖層活動已經(jīng)穩(wěn)定，根據(jù)應(yīng)力場空間特性理論，應(yīng)力場中，應(yīng)力最小的位置是實體煤與采空區(qū)的交接處附近，同時考慮到通風(fēng)和掘進(jìn)的要求，決定皮帶巷采取留小煤柱沿空掘巷的方式，將其位置確定在與6172工作面采空區(qū)相距2m的位置（即巷道與采空區(qū)之間留設(shè)2m的小煤柱）。

（3）沿空掘巷的實際效果：6172（上）皮帶巷采用機(jī)掘方式，金屬拱形支架支護(hù)，棚距0.6m，沿煤層頂板掘進(jìn)。掘進(jìn)過程中，巷道頂板和兩幫煤壁完整穩(wěn)定，基本沒有壓力顯現(xiàn)，創(chuàng)出了班進(jìn)尺14.4 m（24架）的好成績；后來的回采過程中，巷道支護(hù)狀況良好，無明顯的礦壓顯現(xiàn)。自2005年4月掘進(jìn)開始，到2006年2月回采基本結(jié)束，皮帶巷始終壓力很小，屬免維護(hù)巷道。

3 沿空掘巷技術(shù)推廣

由于沿空掘巷在6172（上）皮帶巷的實踐中取得很好效果，故在6177軌道巷的掘進(jìn)設(shè)計中推廣沿空掘巷方式。

3.1 6177軌道巷工作面概述

6177工作面位于-950首采區(qū)七煤層6175工作面下方，工作面的傾斜上方6173工作面于2004年回采完畢，西部6172工作面于2003回采完畢。傾斜上方6175工作面正在回采過程中，工作面傾斜下方無工程，見圖3。6177工作面設(shè)計走向1300 m，傾斜長度190 m，煤層厚度3.4～4.2 m，平均厚度3.9m，煤層傾角平均17°。

圖3 6177掘進(jìn)工作面示意圖

3.2 6177軌道巷沿空掘巷方式的選擇

2006年4月設(shè)計工作面時，根據(jù)應(yīng)力場空間特性理論，借鑒6172（上）皮帶巷沿空掘巷的經(jīng)驗，并考慮到通風(fēng)和掘進(jìn)要求，決定該軌道巷推廣采用留小煤柱沿空掘巷方式，將巷道位置確定在與6175工作面采空區(qū)相距2m的位置（即巷道與采空區(qū)之間留設(shè)2m的小煤柱）?？紤]到6175工作面正在回采過程中，采空區(qū)上覆巖層的活動尚未穩(wěn)定，為了確保沿空掘巷時，施工地點附近的采空區(qū)上覆巖層應(yīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，決定將軌道巷分為里軌道巷和外軌道巷兩部分。先掘里軌道巷，即在工作面的軌道巷與皮帶巷中間布置一條中巷作為探巷，在探明地質(zhì)構(gòu)造的同時作為輔助軌道巷使用，中巷與皮帶巷同時施工，待中巷掘過6175工作面的采空區(qū)一定位置后，拐彎向上掘一個中間眼，到達(dá)軌道巷的設(shè)計位置后，開始沿空掘進(jìn)里軌道巷，達(dá)到回采條件后進(jìn)行回采，而后再掘外軌道巷。

3.3 6177軌道巷的施工及效果

6177軌道巷采用機(jī)掘方式，金屬拱形支架支護(hù)，棚距0.6m，沿煤層頂板掘進(jìn)。掘進(jìn)過程中，由于中間眼到達(dá)軌道巷位置時，6175回采面剛剛采過該位置約一個月左右，上覆巖層的活動尚未穩(wěn)定，致使里軌道巷掘進(jìn)初期，巷道礦壓顯現(xiàn)較為明顯，在里軌道巷掘進(jìn)的第一個月內(nèi)，后路巷道有明顯的底鼓現(xiàn)象，最大底鼓350 mm左右，頂板個別背板有折傷現(xiàn)象；但待一個月以后的掘進(jìn)中，基本取得了與6172（上）皮帶巷相似的效果，巷道頂板和兩幫煤壁完整穩(wěn)定，基本沒有壓力顯現(xiàn)，掘進(jìn)效率大為提高；特別是在6175工作面回采完畢3個月后，補掘外軌道巷的施工中，取得了更好的效果。故在后來6177工作面的回采過程中，巷道支護(hù)狀況良好，無明顯的礦壓顯現(xiàn)，巷道基本不用特別維護(hù)。

4 結(jié)論

1）留小煤柱沿空掘巷的布置方式，在呂家坨礦業(yè)公司七煤層的實踐中取得了成功，它避開了應(yīng)力集中區(qū)，使巷道布置在免壓區(qū)內(nèi)，提高了巷道的支護(hù)效果，降低了巷道的維護(hù)費用，確保了巷道斷面滿足安全高效生產(chǎn)的要求。

2）留小煤柱沿空掘巷的掘進(jìn)方式是有三個條件的：第一，掘巷前的采空區(qū)上覆巖層的活動應(yīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，一般應(yīng)在采空區(qū)形成約2個月～3個月后掘進(jìn)巷道比較適宜。第二，巷道與采空區(qū)之間留設(shè)的小煤柱寬度是有一定范圍的，一般在1 m～3 m左右。第三，沿空掘巷時，采空區(qū)內(nèi)無瓦斯積聚或無煤自燃現(xiàn)象；否則，會造成掘進(jìn)時的通風(fēng)困難。

3）留小煤柱沿空掘巷的掘進(jìn)方式在呂家坨礦業(yè)公司應(yīng)用中的啟示：一是留小煤柱沿空掘巷的方式對在回收孤島煤柱等應(yīng)力集中區(qū)域的煤炭資源時，解決了回采巷道布置的難題。二是在合理解決采掘銜接的問題后，采取留小煤柱沿空掘巷的方式，不僅解決了礦山壓力問題、確保巷道空間，而且提高了掘進(jìn)效率，降低了維護(hù)費用，確保了安全高效的生產(chǎn)。三是在七煤層采用和推廣沿空掘巷方式的成功，為今后其他煤層推廣沿空掘巷方式提供了很好的范例。四是沿空掘巷方式的采用，減少或取消了上覆煤層預(yù)留的煤柱，不僅提高了煤炭資源的回收率，而且減少了下覆煤層中的應(yīng)力集中區(qū)，有利于下覆煤層中的巷道布置。

[1]錢明高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

Application of Gateway Driven Along Goaf in Lvjiatuo Mining Industry Company

GAI Zeng-xue
(Kailuan Energy and Chemical Industry Group,Tangshan Hebei 063100，China)

By the theoretical analysis and practice,the gateway driven along goaf with preserving small pillars solves the problemof roadway distribution in the stress concentrated areas such as isolated island pillars.The roadway supporting is improved,which lays the firmfoundation for safety production.

gateway driven along goaf;stress concentrated areas;roadway supporting;safety production

TD263

A

1672-5050（2010）11-0041-03

編輯：徐樹文

2010-09-19

蓋增雪（1966—）男，河北唐山人，采煤工程師，從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。