簡易切頂卸壓沿空留巷技術(shù)應(yīng)用

＊田成立

（山西辰誠建設(shè)工程有限公司 山西 045000）

1.引言

為了徹底取消工作面尾巷布置，解決工作面上隅角瓦斯集聚，減少布置工作面巷道掘進量和工作面保護煤柱損失，降低成本，提高煤炭資源回收，需要采用無煤柱開采技術(shù)。從2017年年初開始調(diào)研，并最終確定以山西古縣老母坡煤礦工作面切頂卸壓沿空留巷技術(shù)為參照，制定了我礦2104工作面回風順槽及3106工作面回風順槽簡易切頂卸壓沿空留巷技術(shù)實施方案，截止2018年11月方案成功實施。為今后全面推廣應(yīng)用此技術(shù)積累了經(jīng)驗，對改善通風系統(tǒng)，安全生產(chǎn)有著重大意義。

為了驗證此項技術(shù)的可行性，分別在2#煤2104工作面、3#煤3106工作面進行了沿空留巷，其中2104工作面從2017年10月開始至2018年11月結(jié)束，3106工作面從2017年12月開始到2018年8月結(jié)束，兩工作面沿空留巷工藝一樣，其中2#煤頂板相對較為穩(wěn)定，3#煤頂板較為破碎，從留巷效果來看，3106工作面效果較好。

2.切頂卸壓沿空留巷支護方案

沿空留巷段，回采前期按變形劇烈區(qū)管理頂板，回采推進200m以外，根據(jù)礦壓變化，按變形穩(wěn)定區(qū)管理頂板，具體支護方式如下。

(1)變形劇烈區(qū)留巷頂板支護

工作面機尾移架后，人員站在安全支護下，將采空側(cè)超前支護替換為單體柱配十字鉸接頂梁支護，留巷內(nèi)共布置三排支護，采用單體柱配1.2m鉸接頂梁和十字鉸接頂梁聯(lián)合支護，1.2m鉸接頂梁與十字鉸接頂梁相互鉸接，第一排距煤柱幫側(cè)1.0m，第二排距第一排1.6m，1.2m鉸接頂梁為“一梁一柱”支護，排距0.6m，單體柱穿鐵鞋；第三排距第二排0.8m，采用單體柱配合十字鉸接頂梁（長600mm）支護頂板，十字鉸接頂梁鉸接工字鋼護腿支護采空側(cè)巷幫，一梁一柱，柱距0.6m，十字鉸接梁下方單體柱穿復(fù)合鐵鞋。支設(shè)至支架后方，滯后支架不超過0.8m處，如圖1所示。

圖1 變形劇烈區(qū)支護

(2)變形穩(wěn)定區(qū)支護

撤去巷內(nèi)中間一排單體柱，剩余兩排單體柱+一根工字鋼護腿支護，如圖2所示。

圖2 變形穩(wěn)定區(qū)支護

(3)采空側(cè)護幫及支架的位置

采用1.0m×3.0m的金屬菱形網(wǎng)片+風筒布+工字鋼護腿護幫。金屬菱形網(wǎng)片孔徑為50mm×50mm，金屬絲規(guī)格為10#；在金屬網(wǎng)里面緊貼金屬網(wǎng)掛一層風筒布；工字鋼護腿由工字鋼梁加工，加工后可以和十字鉸接頂梁鉸接。在工作面超前支護區(qū)域，將工作面一側(cè)煤幫進行退錨，后將網(wǎng)片卷起懸掛在巷道頂部，割一刀煤后將網(wǎng)片放下。在以上基礎(chǔ)上再補加一層網(wǎng)片，通過16#鐵絲連接到巷幫頂部的網(wǎng)片。鋪網(wǎng)要求：第一片網(wǎng)壓第二片網(wǎng)，其搭接部分500mm，并用鐵絲單排聯(lián)接，扣距100mm，聯(lián)網(wǎng)均為雙絲雙扣，每扣扭結(jié)不少于3圈，聯(lián)網(wǎng)絲采用14#鐵絲，依次是前片網(wǎng)壓后片網(wǎng)。為使護腿和單體液壓支柱能同步下移，避免破壞十字頂梁和復(fù)合鐵鞋，工字鋼梁護腿長度為2100mm、2300mm、2500mm和2700mm，根據(jù)實際巷道高度，隨時對護腿長度進行調(diào)整。護腿間距600mm，并背不少于三根板坯，阻止采空幫變形。板坯長1400mm，寬150-200mm。

將靠近采空側(cè)鉸接頂梁替換十字鉸接頂梁→掛雙層金屬網(wǎng)+風筒布+板木→支設(shè)工字鋼棚腿→噴漿，現(xiàn)場施工效果如圖3所示。采空區(qū)靠自然塌落的矸石進行充填。前期投入支護費用較高，除密閉采空區(qū)風筒布、雙層金屬網(wǎng)、板木、噴漿料為消耗材料外，其余支護材料待工作面回采結(jié)束后全部能回撤重復(fù)使用。為防止支架掩護梁后端矸石竄入巷內(nèi)，必須在機尾支架頂梁前端視頂板情況進行鋪網(wǎng)補打錨索作業(yè)，這樣能保證支架前移后，尾部留出足夠的空間進行沿空留巷支護作業(yè)。掛起網(wǎng)支護好后，為保證采空區(qū)不漏風，最后需對采空側(cè)頂板下0.5m范圍進行噴漿作業(yè)，這樣可防止風筒布與頂板接口處瓦斯溢出。

圖3 沿空留巷現(xiàn)場支護圖

3.應(yīng)用效果分析

目前2104工作面回風順槽及3106工作面回風巷均已留巷完畢，2104工作面回風順槽沿空留巷1066m，3106工作面回風巷沿空留巷732m，從礦壓觀測來看，留巷頂、底板無明顯變化，巷道局部僅有輕微底膨，最大底膨量僅為0.2m，不影響巷道使用，留巷效果不錯，采空區(qū)在使用風筒布掛網(wǎng)噴漿進行密閉后，漏風小，上隅角瓦斯不超限，滿足生產(chǎn)要求。

采用切頂卸壓沿空留巷技術(shù)后，綜合售價按870元/噸；實現(xiàn)無煤柱開采后，按1798m留巷測算，回收20m煤柱，煤厚按1.8m，系數(shù)按1.36m，將多回收煤量88030萬噸，所得到的產(chǎn)值為7657萬元，沿空留巷需一次性投入費用為8493元/米，共需一次性投入費用1527萬元。掘一條巷道，斷面規(guī)格按3.8m×2.3m，每米所需費用為2861.14元/米，掘進1798m巷道，共需投入費用514萬元，根據(jù)以上數(shù)值測算，沿空留巷實現(xiàn)無煤柱開采后將節(jié)約6546萬元（含減少打巷道費用）。同時沿空留巷布置于卸壓區(qū)內(nèi)，巷道頂板管理要比留煤柱后的巷道管理簡單，后續(xù)維護整修量少，為此推薦還是采用切頂卸壓沿空留巷較為經(jīng)濟可行，為后續(xù)推廣應(yīng)用該技術(shù)積累了經(jīng)驗，安全更有保證。

每個工作面減少了1條巷道，緩解了銜接緊張，為陽煤集團沿空留巷積累了經(jīng)驗。采用沿空留巷取得了明顯的瓦斯治理效果，徹底解決了采煤工作面上隅角瓦斯容易積聚的問題，工作面生產(chǎn)期間未發(fā)生一起瓦斯超限事故，保障了工作面的正常推進和安全生產(chǎn)。

4.小結(jié)

根據(jù)2104、3106沿空留巷的情況來看，也有不足的地方。沿空留巷后期回柱較為困難，由于受頂板礦壓影響，局部地段出現(xiàn)了底膨現(xiàn)象，致使巷內(nèi)的軌道變形嚴重，后期在回撤支柱、鐵鞋時全部靠人工進行拖運，勞動強度較大。由于在2#、3#煤回采中都是首次進行試驗，對沿空留巷考慮不足，后期在采空區(qū)埋管抽放方面還做的不夠，今后為確保沿空留巷技術(shù)更加成熟，應(yīng)進一步加強支護技術(shù)的研究，保障工作的順利推進和正常運行。