沿空留巷技術在新景礦的研究應用

畢 鐵

（山西新景煤業(yè)有限責任公司，山西 陽泉 045000）

1 概況

3123綜采工作面位于+525m水平，埋深450m～490m，地表位于簸箕掌村西側與佛洼溝東側之間，井下位于佛洼采區(qū)南翼中部，東為7211工作面（已采），北隔采區(qū)大巷為3214工作面，西為3215工作面（正掘），南為太舊高速公路保護煤柱。工作面走向長1533m，傾斜長為222～231m，面積351880m2。煤層傾角較小，一般在2°～10°，大部分傾角為6°左右，工作面老頂為4.61m的灰白色的細粒砂巖，直接頂為1.25m的灰黑色砂質(zhì)泥巖，直接底板是砂質(zhì)泥巖，厚度為1.6m。煤層賦存穩(wěn)定，地質(zhì)條件簡單，適合應用沿空留巷技術。

2 沿空留巷支護情況分析

2.1 沿空留巷補強支護

3123綜采工作面進風巷為矩形斷面，凈寬為4500mm，凈高為2700mm，沿著煤層底板掘進。

（1）采用“錨索+槽鋼托梁”對中間巷頂板進行永久加強支護。其中在頂板距巷道非工作幫590mm處打設一排錨索進行補強支護，同時在巷道工作幫頂板距離墻體內(nèi)側590mm處再打設一排錨索。該兩排錨索采用相同的規(guī)格，均為Φ21.6×7200mm，間距1800mm，槽鋼托梁為14#槽鋼，長度L=2200mm。

（2）沿空留巷施工區(qū)：混凝土墻體上方頂板采用與中間巷相同的加強支護形式（錨索墊片后修改為300×300×16mm），錨索采用與中間巷相同的規(guī)格，錨索的間排距為1800×850mm，金屬經(jīng)緯網(wǎng)護頂，見圖1。

2.2 巷旁支護參數(shù)

3123工作面進風巷原來寬度為4500mm，留巷后仍為4500mm，旁巷支護墻體寬度為1200mm。墻體采用強度等級為C30的混凝土進行澆筑施工，采用Φ20×1300mm的高強度螺紋鋼錨栓進行加固，限制墻體橫向位移。錨栓兩端各留出50mm的絲扣，錨栓的間排距為900×750mm。

圖1 沿空留巷支護橫斷面

3 沿空留巷技術經(jīng)濟效果分析

3.1 沿空留巷的技術效果

（1）改善礦井安全生產(chǎn)條件。3123工作面瓦斯涌出量較高，長期以來礦井一直采用一條專用瓦斯尾巷緩解回采巷道上隅角瓦斯積聚問題，采用沿空留巷技術后，留下的巷道可以作為治理瓦斯的通道，可以保證工作面安全高效回采；通風系統(tǒng)的改變也符合國家規(guī)范要求。自實施沿空留巷以來，因為工作面瓦斯超限而斷電的次數(shù)大幅降低。

（2）提高煤炭回收率，有利于礦井的可持續(xù)發(fā)展。新景礦以往在工作面之間留設20m的保護煤柱，對礦井的可采資源造成了極大的浪費，服務年限有所縮短。沿空留巷技術應用后，減少了區(qū)段煤柱的留設，使采區(qū)的回收率提高了10%。

（3）改善礦井生產(chǎn)條件及工作面作業(yè)環(huán)境。沿空留巷技術的應用，緩解了以往采掘工程在時間和空間上難以合理協(xié)調(diào)、接替緊張的狀態(tài)，使生產(chǎn)更加集中化。3123工作面采用沿空留巷技術后，工作面形成了一種新型的Y型通風方式，工作面兩條巷道同時進入新鮮風流，巷道中粉塵量得到了降低，工人的工作環(huán)境也得到了極大的改善。

3.2 沿空留巷成本及效益分析

（1）沿空留巷每米成本統(tǒng)計

沿空留巷每米成本統(tǒng)計具體如表1所示。

（2）效益分析

① 煤柱效益

3123工作面留巷長度為1300m，該采區(qū)煤層平均厚度為2.9m，密度1.4t/m3，保安煤柱20m，總共可以節(jié)約煤炭資源10.56萬t，每噸煤售價以220元/t計算，回收一個煤柱可以增加2322.32萬元的收入。

② 少掘巷道效益

留巷成本6277.41元/m，整巷費用按1000元/m計算，長度按1300m計算，留巷成本為946.06萬元。

高瓦斯礦井回采巷道綜合考慮掘進及瓦斯抽采、防突等費用，掘巷成本按8500元/m計算（參考類似條件下巷道掘進成本，新景礦掘巷成本3957元，僅為人工及材料費），長度按1373m計算，掘巷成本為1105萬元。

即若采用單巷掘進時，采用沿空留巷可節(jié)省巷道掘進費用158.94萬元。

4 沿空留巷施工存在問題及主要措施

（1）防范堵管，保證澆筑正常進行。

發(fā)生堵管的主要因素：混凝土粘稠度、管路的密封。

采取措施：混凝土攪拌的粘稠度（配水的多少），需要根據(jù)操作人員的經(jīng)驗判斷。水多，混凝土的凝固時間長，在規(guī)定的時間內(nèi)達不到要求的強度；水少，容易發(fā)生堵管。上料機點動，人工給水，攪拌機倒開，攪拌好后，攪拌機倒開正開，再進輸送機。為了保證混凝土粘稠度，設備操作人員要固定，不要輕易更換。

每班施工時，必須檢查管路密封，發(fā)現(xiàn)密封損壞，及時更換。

（2）留巷斷面變形嚴重，導致單體柱不能回收，通風斷面不足，影響風量。

巷道的變形主要發(fā)生在底板處和煤柱幫。在支設有單體柱的地段，留巷順槽的底板鼓起量在2.0m左右，最大鼓起量約為2.2m，在工作面后方距離工作面大于200m處，只有通過人工將底板挖低才可將單體柱回收，增加了工程量，同時造成人力資源的浪費。

優(yōu)化措施：在工作面后方距離工作面35m時開始回收單體支柱，同時支設邊長為2.0m的方形的木垛來控制頂板的下沉和底板的鼓起，將底板的鼓起量控制在1.2m左右；為保證工作面風量，輔助進風與回風的通風橫貫每100m（間隔一個橫貫）倒一次。

（3）支撐架掛模裝置沒有發(fā)揮作用。

由于井下條件的限制，支撐架與柔模之間的距離時大時小，難以按照預設的標準留設，使得掛模裝置無法發(fā)揮作用，影響柔模的支設。

采取措施：以單體柱和木板搭配使用來取代掛模裝置的作用，其中木板主要起到模具的作用，保證混凝土墻體不變形。該方法實用性強，在現(xiàn)場取得了良好的應用效果。

表1 沿空留巷每米成本統(tǒng)計表

5 結論

通過對新景公司3#煤3123工作面沿空留巷的技術和經(jīng)濟層面進行總結分析，可以看出3123工作面采用沿空留巷技術不僅可以取得良好的經(jīng)濟效果，而且還可以提高礦井的安全生產(chǎn)系數(shù)。同時，針對在沿空留巷施工過程遇到的問題也提出了切實可行的解決方案，并且在實際應用中也取得了良好的效果。3123工作面沿空留巷實驗的成功可以為該礦井其他相似條件的巷道沿空留巷提供寶貴經(jīng)驗。