沿空掘巷在矿业中的应用实践

孙德利，丁其全 ，张 龙

1.冀中能源邯郸矿业集团，山西太原 030006

2.中国矿业大学，江苏徐州 221008

3.冀中能源邯郸矿业集团赤峪煤矿，山西吕梁 032100

1 概况

目前传统的采区设计中，相邻两工作面之间通常留设15m～30m宽的保护煤柱，部分地质条件复杂的矿井，相邻两工作面之间留设的保护煤柱可能更宽。这样做造成煤炭资源的极大浪费，尤其是煤炭资源越来越少，煤炭的市场需求量又越来越大，煤炭的价格不断攀升。如何提高煤炭资源的回收率；如何延长矿井的服务年限，成为各煤炭企业重点考虑的问题。近年来，一些高等矿业院校和煤炭企业的技术人员经过不歇的努力研究，在提高煤炭资源回收率方面取得了巨大的成就，比如发展了充填开采技术、无煤柱开采技术（沿空留巷）、留小煤柱开采技术（沿空掘巷）等。

邯郸矿业集团康城矿业公司127采区是该矿井2号煤最后一个采区。而接替该采区的下组煤采区地质条件复杂多变，施工难度大，存在采区接替紧张的局面，同时考虑下组煤煤质差、开采成本高、价格相对较低，相反的是2号煤煤质好、开采成本低、煤价相对较高。因此提高2号煤的资源回收率，尽可能延长2号煤开采时间，不但可以缓解下组煤工作面接替紧张的局面，而且可以增加经济效益。为此康矿公司技术人员学习并总结其它矿的经验后，进行了技术论证和可行性研究，提出12703工作面采用小煤柱护巷技术，即沿空掘巷技术以提高资源回收率。

2 地质及生产技术条件

127采区主采煤层为山西组2号煤层，煤层厚度2.4m～4.6m，平均厚度3.5m。煤层倾角9度左右。煤的坚固系数f值为3～4。煤层的结构简单。

该采区范围内2号煤层直接顶以黑灰色粉砂岩为主，具水平层理，厚度在4.3m，本层下部页岩状具有炭质成分，较破碎，易冒落；老顶为灰色中粒砂岩，层厚5.29m，裂隙发育中等。煤层直接底为黑色泥岩，裂隙发育，厚度为1.05m；老底为深灰色中粒砂岩，层厚1.65m。开采深度350m左右。

12703工作面上部为12702工作面。12702工作面设计推进方向为由东向西，采高3.5m，采空区采用全部垮落法处理。其巷道布置如下图1所示。12703工作面走向长度820m，倾向长度150m。工作面倾角8°～14°。两巷沿煤层布置，其巷道属于典型的全煤巷道。出于避开邻区侧支承压力峰值区的考虑，其沿空巷道设计留设的煤柱宽度为4m。沿空巷道作为12703工作面回风巷，巷道设计规格为4500mm×2800mm，其中考虑掘进完后会有一定的变形量。

3 施工情况

3.1 掘进方式

巷道掘进采用钻眼爆破法。

3.2 支护方式

图1 巷道布置示意图

采用锚网梁加锚索联合支护。

支护参数选择：

顶板：顶锚杆采用φ20×2 400mm左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，间排距为800×800mm，顶网采用φ8盘条制成，网孔大小为100×100mm，顶梁采用φ16圆钢制成3 400×90mm的梯子梁。锚索排距由3 200mm缩至1 600m，每排3根。锚索采用直径为φ17.8×7 000mm钢绞线。

两帮支护：帮锚杆采用直径φ18×2400mm的高强螺纹钢制成，间排距为800×800mm，帮锚杆均采用2卷SS2360树脂药卷锚固。竖向使用φ14圆钢制成2 500×90mm的梯子梁，帮网采用900×2 500m的菱形网护帮，在掘进过程中考虑采空区侧的稳定性，增加了采空区侧帮锚杆密度，即在每4根帮锚杆中间补打一根帮锚杆，以加强支护。

3.3 施工过程及沿空巷道受力分析

图2 采空区下隅角未垮落

图3 采空区下隅角完全垮落

图4 回采期间沿空巷道加固示意图

12702工作面回采3个月后，待采空区内老顶完全垮落，沿空掘巷开始，沿空堀巷300m（2.5个月）后，经过对巷道变形观测，两帮最大移近量为260mm，其中采空区侧最大移近量185mm，巷道整体基本稳定，在12702回采过程中由于工作面内揭露断层，造成工作面推进速度大幅度降低，此时沿空掘巷工作面距回采工作面距离逐渐缩小，最小距离260mm，在该段掘进后，此时上部采区顶板冒落时间才70天左右，此时巷道变形速度、变形量明显比开口处大。分析认为采空区下隅角老顶还未完全垮落（如图2），边缘支承应力还未稳定，即处于动压区内，沿空掘巷处于应力升高区内；前段由于采空区下隅角老顶已经完全垮落（如图3），边缘支承应力向实煤体方向移动并趋于稳定，此时沿空掘巷处于应力降低区。

4 沿空掘巷效果

2011年7月8日沿空掘巷施工结束，并开始回采，2012年元月底回采结束，在回采过程中对沿空巷道进行了卧底、并采用工字钢、金属铰接梁和液压点柱进行超前加固，如图4。实践证明经过超前加固后沿空巷道能够满足正常使用。

5 结论

对于沿空掘巷技术在实际中的应用，在不同的矿井不同的地质条件下小煤柱的留设可能存在较大的差异。另外合理的控制沿空掘巷与回采工作面的距离，避免沿空巷道受动压影响，使巷道处于应力降低区内，减少巷道后期维护量。只有通过不断的摸索，不断研究，才能更好的应用沿空掘巷技术。实践证明沿空掘巷技术在煤层没有自燃倾向性、没有水害威胁、煤层顶扳条件相对稳定的情况下能够减少煤炭资源的损失量，是提高矿井资源回收率，提高矿井经济效益的一种行之有效的技术手段。

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[2]曹胜根，刘长友.高档工作面断层破碎带顶板注浆加固技术[J].煤炭学报，2004(5).

[3]张少华，赵英利.综放沿空留巷围岩活动规律模拟分析[J].矿山压力与顶板管理，2001(3).