巷旁充填式沿空留巷在薄煤層機(jī)械化工作面中的應(yīng)用

劉承文

摘要：沿空留巷技術(shù)是煤礦開采技術(shù)的一項重大改革，其能夠更好地實現(xiàn)無煤柱戶巷。這項技術(shù)具有很多優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下方面：開發(fā)煤炭資源，提高煤炭資源的采出率，延長礦井的服務(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)火等?；诖?，文章闡述了沿空留巷支護(hù)技術(shù)的概念，分析了沿空留巷支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢，針對沿空留巷支護(hù)技術(shù)存在的問題，總結(jié)了相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：巷旁充填式；薄煤層；機(jī)械化工作面

1、前言

我國煤礦企業(yè)目前積極倡導(dǎo)和推廣應(yīng)用無煤柱沿空留巷開采技術(shù)，在煤礦企業(yè)實施過程中，有的成功，有的失敗，究其原因，大部分則為沒有掌握無煤柱沿空留巷開采技術(shù)的適用條件，就盲目組織施工，對沿空留巷前所施工的巷道沒有做充分的準(zhǔn)備，對沿空留巷前巷道頂?shù)装鍘r性、地質(zhì)構(gòu)造、周期來壓等沒有充分的考慮，加之沿空留巷支護(hù)強(qiáng)度承載能力不足導(dǎo)致變形、斷裂，無法修復(fù)，采空區(qū)漏風(fēng)造成瓦斯等有害氣體涌出或采空區(qū)煤炭自燃而引起火災(zāi)。這些因素是沿空留巷失敗的主要原因。

2 技術(shù)產(chǎn)生背景

我國薄煤層的儲量約占總儲量的20%，但其開采利用率很低，僅占全國總產(chǎn)量的10.4%；近年來，我國大部分煤礦隨著開采年限的增加，每年以10-20m的速度在向下延伸，下延速度快，開采難度增加；深部巖石力學(xué)行為特殊，賦存的環(huán)境差，治理難度大，工程量繁多，瓦斯的涌出量大，突出威脅急劇增大。如何才能在確保安全的情況下提高煤炭的利用率，減少煤炭損失、增加煤礦的效益；如何才能將危害人身安全的瓦斯得以利用；薄煤層沿空留巷Y型通風(fēng)無煤柱煤與瓦斯共采技術(shù)就能很好的解決這一問題。采用Y型通風(fēng)方式不僅解決了U型通風(fēng)工作面上隅角瓦斯積聚超限的難題，也降低了工作面回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?，進(jìn)而將少瓦斯事故的發(fā)生。

3 薄煤層群無煤柱沿空留巷開采技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展方向

薄煤層群無煤柱開采，首采關(guān)鍵卸壓層，沿首采面采空區(qū)邊緣快速機(jī)械化構(gòu)筑高強(qiáng)支撐墻體將回采巷道保留下來。采用無煤柱連續(xù)開采，實現(xiàn)被保護(hù)層全面卸壓，經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境效益顯著。

3.1對緩（傾）斜、中斜煤層長壁式開采，關(guān)鍵是不斷改進(jìn)采煤工藝，根本的出路在于推行機(jī)械化。要多層次地、因地制宜地應(yīng)用和發(fā)展先進(jìn)的、適用的機(jī)械化采煤技術(shù)。

發(fā)展綜合機(jī)械化采煤工藝是我國趕超世界先進(jìn)水平的主要方面，目前，我國已奠定了堅實的基礎(chǔ)。今后要鞏固現(xiàn)有綜采的成果，擴(kuò)大應(yīng)用工作面全自動化控制技術(shù)，努力提高操作技術(shù)和管理水平，提高設(shè)備可靠性、設(shè)備利用率及工時利用率，提高工作面單產(chǎn)水平和經(jīng)濟(jì)效益。同時，要研制困難條件下，如三硬、三軟、大傾角、大采高等條件下的綜采技術(shù)和裝備，擴(kuò)大綜采的應(yīng)用范圍。

采用采煤機(jī)落煤、裝煤，單體液壓支柱支護(hù)為主要特征的普采工藝在當(dāng)前仍不失為一種較先進(jìn)的技術(shù)。它具有投資較少、單產(chǎn)和效率較高、生產(chǎn)較安全等優(yōu)點，對我國煤礦有廣泛的適應(yīng)性，仍應(yīng)繼續(xù)推廣和發(fā)展。

炮采工藝機(jī)械化水平低，人工勞動量大，但裝備少，投資少，靈活，對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。在回收邊角煤柱，不規(guī)則工作面回采，難采煤層開采或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域內(nèi)開采時仍具有優(yōu)勢，仍是我國地方小煤礦主要的采煤工藝方式。

3.2走向長壁采煤法技術(shù)簡單，應(yīng)用成熟，具有廣泛的適應(yīng)性，是我國開采緩（傾）斜、中斜煤層應(yīng)用最廣的方法。要結(jié)合礦井煤層開采條件和采煤工藝的發(fā)展，改進(jìn)巷道布置，優(yōu)化采區(qū)系統(tǒng)和參數(shù)，為集中、穩(wěn)產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)創(chuàng)造良好條件。

傾斜長壁采煤法生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，工程量少，在傾角12度以下的煤層中應(yīng)用，能取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，應(yīng)大力推廣。

3.3近水平、緩（傾）斜、中斜厚煤層在我國煤礦生產(chǎn)中占有相當(dāng)大的比重，合理地開采這類煤層可以采用不同的技術(shù)途徑。

傾斜分層下行垮落采煤法是比較成熟的采煤方法，已在不同礦井的各分層成功地實現(xiàn)了機(jī)械化、綜合機(jī)械化采煤，今后仍將較廣泛采用，并應(yīng)進(jìn)一步推廣和改進(jìn)機(jī)械化采煤工藝，研究分層采高的控制、假頂材料的選擇，減少巖石巷道的掘進(jìn)量，改進(jìn)巷道布置。

我國已有多個礦井成功地采用了大采高綜采一次采全厚采煤法開采層厚3.5～5m的煤層，這種方法可以簡化巷道布置，減少巷道掘進(jìn)和維護(hù)，節(jié)約假頂材料。在煤層傾角不大、煤層和頂?shù)装鍘r性適宜的礦井，可以重點應(yīng)用和推廣，并要繼續(xù)改進(jìn)設(shè)備，完善工藝。

厚煤層放頂煤采煤法發(fā)展較快，是開采技術(shù)的新突破，在工作面采高不加大的情況下，可大大增加一次開采厚度。一般用于開采5m以上的厚煤層，有些礦區(qū)開采3.8m以上的厚煤層。該采煤方法可以簡化巷道布置，降低巷道掘進(jìn)率，提高采煤工效，降低噸煤生產(chǎn)費用。要進(jìn)一步研究提高煤炭采出率的途徑及防止自燃和瓦斯積聚等措施，保證工作面正常、安全生產(chǎn)。

4 采區(qū)巷道布置方式

4.1 支護(hù)方式

頂板采用7根Φ22mm×L2200mm無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿配"W"鋼帶（5800×280×3mm）及塑鋼網(wǎng)支護(hù)，7孔，間排距900×1000mm。以巷道中心線為基準(zhǔn)左右各1m處雙排布置錨索，錨索間排距2000×3000mm。錨索規(guī)格為Φ17.8×L6200mm（鳥巢式）。眼孔為Φ32mm；錨索滯后迎頭不大于6m。錨索外露長度為150～200mm，外露端采用300×300×12mm鋼制方錨盤貼緊圍巖支護(hù)。兩幫各采用3根Φ22mm×L2200mm無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿，配兩頁"W"鋼帶（2200×280×3mm）、（1400×280×3mm）搭接支護(hù)，其中2.2m鋼帶與頂板肩窩錨桿搭接，1.4m鋼帶搭接至底板錨桿，間排距1000×1000mm，網(wǎng)采用塑鋼網(wǎng)，加長錨，錨固長度不低于700mm。在沿空幫順巷道走向按間距2000mm打設(shè)4m長錨索加桁架梁加強(qiáng)支護(hù)，桁架梁采用9#工字鋼制作，長2.4m，孔距2m。

4.2 質(zhì)量要求

錨桿的錨固方式頂板及兩幫都實行加長錨，錨固長度≥700mm，預(yù)緊力不小于400N·m，巖石中的錨固力為130kN，煤層中的錨固力70kN。錨桿錨固力檢測時，達(dá)到設(shè)計值的90%為合格。錨桿的安設(shè)要垂直于巷壁，與巷壁夾角不小于75°，W鋼帶要緊貼巖面不松動，接觸面積≥80%，錨桿外露長度為3050mm，使前探梁的錨桿外露40～80mm，錨桿直徑與孔徑、錨固劑直徑要匹配，錨桿直徑與孔徑之差應(yīng)保持在6～12mm范圍之內(nèi)，孔徑與錨固劑直徑之差應(yīng)保持在3～5mm范圍之內(nèi)。兩幫錨桿配用W鋼帶（2200×280×3mm）、（1400×280×3mm），鋼帶要垂直于巷道走向，錨桿要成行成列布置，網(wǎng)采用塑鋼網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)采用打包帶每格必穿；網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接一個格。

5、結(jié)束語

沿空留巷技術(shù)是煤礦開采技術(shù)的應(yīng)用，可以降低噸煤成本，提高回采率，薄煤層群無煤柱開采技術(shù)的應(yīng)用是我國現(xiàn)代煤礦今后發(fā)展的一個重要組成部分。

參考文獻(xiàn)

[1]鞏躍斌，華明國，張超，等. 高瓦斯綜采工作面沿空留巷充填體寬度優(yōu)化[J]. 煤礦安全，2018，49（7）.

[2]佚名. 薄煤層下短距離泵送混凝土 充填沿空留巷技術(shù)研究[J]. 煤炭工程，2018，50（11）：10-13.

[3]張建，董建軍，張海峰. 黃河北煤田薄煤層砂巖頂板沿空留巷工藝深度優(yōu)化[J]. 山東煤炭科技，2018（3）：147-148.

[4]李有春. 綜放工作面巷旁充填沿空留巷支護(hù)技術(shù)研究[J]. 山西煤炭，2018，38（2）：17-20.

（作者單位：江蘇省徐州市豐縣首羨鎮(zhèn)徐州李堂礦業(yè)有限公司）