沿空留巷支護(hù)技術(shù)在煤礦綜放開采作業(yè)中的應(yīng)用研究

唐來輝

【摘 要】沿空留巷技術(shù)能夠較好地實現(xiàn)無煤柱護(hù)巷，它是煤礦開采技術(shù)的一項重大改革，此項技術(shù)不僅是合理開發(fā)煤炭資源、提高煤炭資源采出率、延長礦井服務(wù)年限、減少巷道掘進(jìn)量、緩解采掘接替矛盾、取消孤島工作面及縮短搬家時間、防止發(fā)火、有利于礦井安全生產(chǎn)和改善礦井技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的一項重大的護(hù)巷技術(shù)。本文將主要探討沿空留巷支護(hù)技術(shù)在煤礦綜放開采作業(yè)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】沿空留巷支護(hù)；煤礦綜放開采；無煤柱

到目前為止，我國在沿空留巷技術(shù)的應(yīng)用方面進(jìn)行了許多的探索，積累了豐富的經(jīng)驗，從薄煤層到厚煤層，從緩傾斜煤層到急傾斜煤層，都已有沿空留巷的成功經(jīng)驗。但是，由于我國煤礦地質(zhì)條件多樣，沿空留巷圍巖控制機(jī)理研究復(fù)雜、巷旁支護(hù)技術(shù)還不十分完善，在沿空留巷技術(shù)研究與應(yīng)用中仍存在著不足之處，目前在支護(hù)設(shè)計思路、巷內(nèi)支護(hù)、巷旁支護(hù)及理論研究方面還存在一定問題。

一、當(dāng)前我國煤礦綜放開采作業(yè)中沿空留巷支護(hù)的主要問題

因為我國煤礦的地質(zhì)狀況差異較大，所以使得進(jìn)行沿空留巷圍巖控制時需要進(jìn)行復(fù)雜的研究，巷旁支護(hù)技術(shù)處于初步使用階段，技術(shù)層次和水平等沒有很好的適合生產(chǎn)的需要。當(dāng)前在沿空留巷的支護(hù)設(shè)計，巷旁支護(hù)的實踐和理論方面存在著一些問題。

（一）沿空留巷支護(hù)設(shè)計思路問題

我國采煤生產(chǎn)以往使用的沿空留巷技術(shù)，其設(shè)計的思路存在一定的不合理性，多數(shù)都將工作面回采之前的巷道掘進(jìn)以及回采之后的留巷進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計，沒有從系統(tǒng)的角度進(jìn)行考慮，更沒有實現(xiàn)把沿空留巷作為一個系統(tǒng)工程進(jìn)行支護(hù)，例如在進(jìn)行需要保留巷道掘進(jìn)之前，巷道支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)的確定時，對后期沿空留巷技術(shù)的實際需要，沒有進(jìn)行預(yù)先的考慮，致使沿空留巷后巷里面的支護(hù)體強(qiáng)度不符合兩次采動影響的要求，巷內(nèi)和巷旁支護(hù)匹配度不夠，致使達(dá)不到預(yù)期的留巷目標(biāo)。

（二）巷內(nèi)支護(hù)存在的問題

很多的理論和采煤生產(chǎn)實踐的研究表面，提高留巷圍巖的強(qiáng)度，正確地進(jìn)行巷內(nèi)支護(hù)方式的選擇，是實現(xiàn)煤礦所留巷道在留巷后發(fā)揮作用的關(guān)鍵。隨著我國的綜采綜放技術(shù)的不斷進(jìn)步，工作面的采煤越來越多，因為工作面采煤能夠估出厚度較大的煤層，上覆巖層的活動程度和波及范圍也有了一定的增加?；夭上锏纼?nèi)的壓力隨著采煤高度的增加而增大，加上已采區(qū)、工作面的采動引起的支承壓力的疊加，使得巷道圍巖的應(yīng)力變大，造成了工作面超前支承壓力受影響的距離增加，礦壓顯現(xiàn)更加的急劇。沿空留巷的頂板下沉量，在開采厚度增加的情況下也慢慢的增大，在采煤面的前方，巷道斷面收縮率較大，如果不采取及時合理的巷內(nèi)支護(hù)，把巷道的變形控制在合理的范圍下，則可能會影響所留巷道進(jìn)行下區(qū)段回采時候的正常使用。

（三）巷旁支護(hù)存在的問題

沿空留巷技術(shù)的難點(diǎn)之一就是巷旁支護(hù)，這一技術(shù)在我國的煤礦生產(chǎn)中，沒有得到很好的處理和解決。傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)容易產(chǎn)生支護(hù)阻力以及可縮性等，不符合沿空留巷圍巖變形，其密閉性和機(jī)械化程度較低等一些缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)的存在，對巷道的維護(hù)以及采空區(qū)漏風(fēng)和自燃的預(yù)防是不利的。因此，一段時期以來，沿空留巷技術(shù)基本上都是在條件較好的中厚或者薄煤層的采煤工作中應(yīng)用，采煤條件較差或者厚煤層的開采時候，使用沿空留巷技術(shù)的實際困難較大，效果不理想，多數(shù)的留巷需要進(jìn)行翻修才能使用。傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)方式只能夠用在中厚及以下煤層的低瓦斯煤礦以及沒有自燃發(fā)火傾向的穩(wěn)定煤層。高水速凝材料和高水灰渣材料巷旁填充，硬石膏等風(fēng)力進(jìn)行填充，需要進(jìn)一步建立較為復(fù)雜的填充體系。

二、沿空留巷支護(hù)技術(shù)在煤礦綜放開采作業(yè)的應(yīng)用建議

（1）將沿空留巷技術(shù)視為一項系統(tǒng)工程，對于用沿空留巷技術(shù)保留的巷道要經(jīng)歷掘進(jìn)和兩次強(qiáng)烈的采動影響，對所需留設(shè)的巷道，從掘進(jìn)前的巷內(nèi)支護(hù)參數(shù)設(shè)計、巷道施工到留巷期間的巷旁支護(hù)方式與參數(shù)選擇，以及下個工作面回采期間的超前加強(qiáng)支護(hù)及日常的生產(chǎn)管理均應(yīng)統(tǒng)籌考慮，這樣才能保證沿空留巷技術(shù)的成功實施。

（2）采用錨網(wǎng)索支護(hù)作為沿空留巷巷內(nèi)基本支護(hù)。錨網(wǎng)索支護(hù)不僅具有成本低、操作方便、省時省力等特點(diǎn)，而且它的作用力不但作用于圍巖表面，且能作用于圍巖內(nèi)部，每根錨桿都在其周圍形成一錨固體，改變了錨固體內(nèi)巖體的受力，提高了圍巖自身的強(qiáng)度。在沿空留巷中采用錨網(wǎng)索支護(hù)，可克服金屬支架被動支護(hù)的缺點(diǎn)，能夠充分適應(yīng)頂板的下沉運(yùn)動，保持巷道頂板的穩(wěn)定。

（3）由于我國不同礦區(qū)的地質(zhì)條件、支護(hù)材料來源，井型大小等差異甚大，因地制宜地應(yīng)用不同類型和不同技術(shù)水平的巷旁支護(hù)形式是符合我國實際情況的。從提高巷旁支護(hù)的技術(shù)水平和作業(yè)機(jī)械化程度來說，對于大型的現(xiàn)代化礦井，尤其是為了適應(yīng)快速推進(jìn)的綜采或綜放工作面大斷面巷道實現(xiàn)沿空留巷要求，發(fā)展巷旁充填技術(shù)是一個重要的技術(shù)方向。今后要加強(qiáng)充填材料、充填工藝和充填設(shè)備研究，使充填材料成本低、來源廣，使充填工藝簡單，使充填設(shè)備可靠，能滿足充填材料輸送與攪拌的要求。膏體材料巷旁支護(hù)是今后的發(fā)展方向，膏體材料巷旁支護(hù)由膠結(jié)料與矸石加水?dāng)嚢杌旌暇鶆蛐纬筛囿w狀充填材料、經(jīng)膏體充填泵泵送、鋼管輸送到回采工作面后方由模板構(gòu)筑的充填空間內(nèi)凝結(jié)而成。以矸石為集料的膏體材料，在保留高水速凝材料力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，能顯著降低巷旁支護(hù)成本，并能利用大量矸石，其中矸石占固體材料總重的85%以上，據(jù)初步估算，膏體材料巷旁支護(hù)成本比高水速凝材料巷旁充填成本低一半左右。

（4）采用多種研究方法和手段，深入開展沿空留巷圍巖控制機(jī)理研究。針對不同類別的煤層地質(zhì)條件及回采條件，構(gòu)建不同的沿空留巷受力模型，設(shè)計合理的巷內(nèi)支護(hù)和巷旁支護(hù)形式，并進(jìn)行支護(hù)參數(shù)設(shè)計，使支護(hù)體能適應(yīng)沿空留巷圍巖活動規(guī)律的要求。今后應(yīng)針對各類煤層的不同地質(zhì)和開采條件研究出一套完整的、具有指導(dǎo)作用的系列化沿空留巷技術(shù)方案和作業(yè)規(guī)范，供不同條件的礦井選用，以推動沿空留巷技術(shù)更廣泛的應(yīng)用。

（5）采用先進(jìn)的觀測儀器，對沿空留巷進(jìn)行全過程礦壓監(jiān)測，充分掌握留巷前、留巷期間、留巷后及二次復(fù)用期間所留巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，以采取相應(yīng)支護(hù)對策，確保留巷效果。

（6）從擴(kuò)大沿空留巷應(yīng)用范圍來說，應(yīng)當(dāng)加快研究和解決困難條件下應(yīng)用沿空留巷的技術(shù)。如應(yīng)針對軟煤層、難垮落頂板，極松軟頂板、高瓦斯煤層，易自燃煤層條件及大斷面巷道等困難條件的沿空留巷，研究有效的支護(hù)方式，只有這樣，才能使沿空留巷在我國得到更加廣泛的應(yīng)用和取得更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

三、結(jié)語

在煤礦井巷中，回采巷道的長度約占巷道總長度的60%以上，因此，采用無煤柱護(hù)巷的方法是維護(hù)回采巷道的必然趨勢，沿空留巷是無煤柱護(hù)巷中一項先進(jìn)技術(shù)，具有一系列的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，因此凡是有條件的礦井應(yīng)將沿空留巷作為首選方案。

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