淺談墩柱式支護(hù)在沿空留巷中的應(yīng)用

欒興亮　王明波　劉文

【摘 要】傳統(tǒng)式沿空留巷的支護(hù)一般采用砌塊、支設(shè)模盒澆筑砼塊、密集支柱等方式，但存在與老空區(qū)隔離密封不好、巷道變形量大、施工困難等問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)在濟(jì)寧二號(hào)煤礦93下06工作面沿空留巷采用墩柱支護(hù)進(jìn)行探討研究，為同類條件下的沿空留巷提供了一些經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】墩柱式支護(hù)；墩柱模具；施工工藝

濟(jì)寧二號(hào)煤礦是濟(jì)東煤田開(kāi)發(fā)的第一對(duì)礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為400萬(wàn)噸/年，1989年12月建設(shè)，1997年11月8日建成投產(chǎn)，采用立井開(kāi)拓，劃分為二個(gè)水平，主采煤層為3上和3下煤。由于礦井位于城區(qū)附近，地面村莊多，隨著城市規(guī)劃發(fā)展，造成礦井可采區(qū)域逐漸減少和生產(chǎn)接續(xù)緊張的局面，采用傳統(tǒng)的工作面布置方式和掘進(jìn)施工工藝無(wú)法滿足礦井正常生產(chǎn)接續(xù)和保證礦井安全高效發(fā)展，而沿空留巷能夠很好的緩解生產(chǎn)接續(xù)緊張的局面，采用沿空留巷施工工藝能夠達(dá)到鄰面接續(xù)的目的，而傳統(tǒng)式沿空留巷的支護(hù)一般采用砌塊、支設(shè)模盒澆筑砼塊、密集支柱等方式，但存在與老空區(qū)隔離密封不好、巷道變形量大、施工困難等問(wèn)題，這就必須尋找新的沿空留巷方式，為順利實(shí)現(xiàn)沿空留巷，確定在93下06工作面采用墩柱支護(hù)進(jìn)行沿空留巷。

1 工作面概況

93下06工作面位于九采區(qū)中部，上部為九采3上工作面采空區(qū)，西側(cè)為93下07工作面，南到井田邊界煤柱，平均煤厚3.03m；煤層產(chǎn)狀變化大，北部?jī)A角較大，南部相對(duì)平緩，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層普氏系數(shù)（f）一般在1.91左右，為軟～中等硬度煤層；老頂為平均厚12.77m中砂巖，直接底為平均厚1m泥巖，老底為平均厚1.24m粉砂巖；瓦斯絕對(duì)涌出量為0.02m3/min；CO2絕對(duì)涌出量為0.43m3/min；煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，煤塵爆炸指數(shù)為31.38～43.67%；煤層有自然發(fā)火傾向，自然發(fā)火期為3～6個(gè)月。

2 巷道支護(hù)

根據(jù)工作面煤層賦存狀況以及圍巖性質(zhì)，確定采用以下支護(hù)方式：

2.1 刷幫前

工作面東側(cè)為運(yùn)輸順槽，斷面為矩形，采用錨網(wǎng)梁支護(hù)。巷道凈寬×凈高=4×2.8m，斷面積11.2m2，頂部采用樹(shù)脂錨桿Φ22×2200mm，間排距為800×900mm，兩幫采用Φ20×2200mm樹(shù)脂錨桿，間排距為800×900mm。

2.2 刷幫后

沿原運(yùn)輸順槽西幫擴(kuò)幫2.4m，整個(gè)斷面落底至凈高3.1m，最終將順槽斷面改造為凈寬×凈高=6.4×3.1m，采用錨網(wǎng)+鋼帶+錨索+單體+墩柱復(fù)合支護(hù)方式，頂板采用？準(zhǔn)22×2200mm高強(qiáng)度樹(shù)脂錨桿，幫采用？準(zhǔn)20×2200mm高強(qiáng)度樹(shù)脂錨桿，間排距均為800×900mm，沿刷大后巷中施工墩柱，墩柱外徑426mm，墩柱施工后，兩側(cè)凈寬均為2.987m。頂板沿巷中布置4排錨索，間排距2200×1800mm；刷幫側(cè)距底板1.5m處施工？準(zhǔn)18×4000mm幫部錨索鋼帶加強(qiáng)支護(hù)，間距1800mm，鋼帶接頭處相互壓接。

3 墩柱模具

1）墩柱使用壁厚8mm無(wú)縫鋼管制作，每套墩柱分為上下兩部分，下節(jié)內(nèi)外直徑分別為390mm、406mm，上節(jié)內(nèi)外直徑分別為410mm、426mm，下端模具圓筒直徑較小，能夠內(nèi)嵌至上端模具中，通過(guò)上下滑動(dòng)上部模具達(dá)到調(diào)整墩柱高度的目的，當(dāng)巷道高度在3.5m以下時(shí)，每節(jié)長(zhǎng)度2000mm；當(dāng)巷道高度在3.5-4.0m時(shí)，每節(jié)長(zhǎng)度2300mm，上下節(jié)搭接不少于500mm。為方便模具的立設(shè)，在墩柱上下節(jié)焊超吊點(diǎn)，及單體支撐座，可使用單體把模具上節(jié)支撐到頂板上，保持接頂嚴(yán)密。

2）在模具上節(jié)上端焊接了充填口，在確保接頂?shù)那闆r下，實(shí)現(xiàn)過(guò)盈充填；為達(dá)到模具回收、復(fù)用，在模具下節(jié)距底板200mm位置，設(shè)置了放料口，放掉充填材料可回收模具。充填口和放料口都設(shè)置了厚度為3mm封口板，下部的放料口封口板在墩柱充填前提前安設(shè)，上部的充填口封口板在墩柱充填后安設(shè)。

4 墩柱施工工藝

墩柱模具由地面加工成型運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，墩柱施工用料采用集中備料、集中澆注施工方式。墩柱澆注用材料在地面按照質(zhì)量比砂：石子=1：1.6，在井上集中均勻拌制。墩柱施工順序：清理到實(shí)底→立設(shè)模具→固定振動(dòng)裝置→開(kāi)啟噴漿機(jī)充填→二次充填接頂。

5 效益

5.1 直接經(jīng)濟(jì)效益分析

93下06工作面若不采用沿空留巷技術(shù)，則需留設(shè)3.5m煤柱護(hù)巷，該煤柱的煤量為：1547m×3.5m×3.03m×1.35kg/m3=2.2萬(wàn)t。按煤炭售價(jià)520元/t算，回收煤柱效益就達(dá)1144萬(wàn)元。

5.2 社會(huì)效益

1）墩柱沿空留巷技術(shù)的成功實(shí)施提高了煤炭資源回收率，解決了工作面接替緊張的局面，促進(jìn)了采煤方法和巷道布置的改革。

2）減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境。

3）為實(shí)現(xiàn)安全高效的目標(biāo)創(chuàng)造了有利條件，改善了礦井的安全生產(chǎn)面貌，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

4）沿空留巷墩柱式支護(hù)施工簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，豐富了沿空留巷巷旁支護(hù)形式，促進(jìn)了沿空留巷技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

5.3 存在不足

1）若頂?shù)装鍘r石比較松軟破碎，采用本方法將造成墩柱穿頂穿底，因此不宜采用。

2）由于墩柱屬于不連續(xù)巷旁支護(hù)體，很難很好的隔絕采空區(qū)，因此對(duì)于高瓦斯、煤塵易自燃、煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性礦井，應(yīng)謹(jǐn)慎應(yīng)用。

[責(zé)任編輯：田吉捷]