新三矿中厚煤层巷旁充填沿空留巷实践

文/索剑

沿空留巷是采煤技术上的一项重大变革，它具有煤炭资源回收率高、巷道掘进率低、采掘衔接合理、技术经济效益显著等优点，是我国煤炭开采的重要技术发展方向。

一、留巷工作面概况

冀中能源峰峰集团新三矿162506工作面平均埋深562m，位于-390东翼下山北翼，北至DF1断层；东至F13断层，西至本工作面运料道；南至东回风下山保护煤柱。工作面地质构造较为复杂，掘进时揭露11条断层。工作面煤层为向斜构造，煤层走向NW30°～NW60°，倾向 NE，倾角 6～15o，平均为9o，煤层厚度 2.5～4.3m，平均3.1m，煤层较稳定，属Ⅲ类不易自燃煤层。

162506工作面主采2#煤层，2#煤直接顶为砂质泥岩，厚度为3.07m；老顶为中砂岩，厚度为7m，直接底为粉砂岩，厚度为4.34m，老底为细砂岩，厚度为7.6m。工作面推过后，保留原162506工作面的运料道、溜子道，两巷留巷长度分别为1000m。

二、沿空留巷的巷道支护方法

1.基本支护

基本支护是指工作面正常回采过程中沿空留巷的支护，正常时采用锚网带支护。其支护参数为：顶锚杆为Φ20×2000mm，3.4m宽巷道设计间排距为750×800mm，4.2m宽巷道设计间排距为780×800mm，锚杆呈矩形布置，安装两支锚固剂（CK2335），设计锚固力64KN，预紧扭矩不小于100N.m；帮锚杆采用Φ18×1800mm的左旋螺纹钢等强锚杆，设计间排距均为800×800mm， 呈矩形布置，每排4根，最上一根锚杆距顶板 200mm，最下一根锚杆距底板500mm，安装一支锚固剂（CK2835）， 设计锚固力50KN，预紧扭矩不小于80N.m；锚索采用Φ15.24/18.92mm的钢绞线，长度为5000mm，3.4m宽巷道锚索顺巷道中心线布置3排，间距3.2m、排距1m，呈五花型布置，4.2m宽巷道锚索顺巷道中心线布置5排，间距3.2m、排距0.8m，呈五花型布置，张拉力为260KN。W钢带采用W-260-3-3400/4200型，用厚3mm的钢板滚压而成，宽度260mm，其上有预留孔。

2.加强支护

图1 运料道留巷支护断面图

加强支护是为防止采场围岩发生垮落或过大变形对所留巷道段顶板、岩帮进行的支护。根据现场具体情况分析，在沿空留巷过程中，受剧烈采动影响的仅是工作面前后方的某一地段，随着工作面采过一定距离，采动影响也逐渐减弱。所以没有必要对整条巷道都按剧烈采动影响的要求进行支护，只需要进行临时滞后支护。滞后支护选用单体配铰接式长梁支护，一梁1柱，梁长1m，长梁打设1排，位于留巷1.4m中间布置，根据现场实际情况选择合适的滞后工作面支护距离。

3.巷旁支护

（1）巷旁充填体参数。根据实际情况，现场选用由中国矿业大学研制的ZKD型高水速凝充填材料进行充填，充填袋规格为：2×2×3.1m，充填袋高度可据煤层条件变化情况而定。充填袋上进料与排气孔直径为100mm，充填袋的材质具有足够的强度及抗静电与抗阻燃的性能，符合煤矿安全规程相关要求。

（2）充填体框架的架设。充填框架必须严格按照充填袋规格打设，充填框架上帮四根单体柱垂直顶、底板，下帮四根单体柱按铅垂方向打设，模板要用14＃铅丝拧紧拧牢，模板不能挡严的边角处，要用木板堵严。

图2 溜子道留巷支护断面图

（3）充填体补强设计。巷旁充填体的强度直接影响着沿空留巷围岩的稳定性。构筑的充填体应能及时提供足够的支护强度，以控制上位岩层相互间不至于有大的离层，并使直接顶与部分基本顶在回转的过程中断裂，有效地减少顶板下沉量和作用在巷内支架上的载荷，为留巷成功提供保证。

为了保证充填体的稳定性与支护强度，在充填体侧面布置2×3共6个锚栓（据充填体高度变化而定），最上排锚栓距顶板600mm，锚栓排距800mm，间距约1000mm，均匀布置，锚栓采用直径为18mm的左旋无纵筋螺纹钢，长度2.3m。托盘采用正规锚索铁托盘，规格为250×250mm。沿空巷道具体支护如图1和图2所示。

三、巷旁充填体施工工艺

1.充填料的加工

ZKD型高水速凝充填材料由甲料、乙料两种组分构成。甲、乙料以重量比1∶1配合使用。其中甲料是以硫铝酸盐水泥熟料为基材，与悬浮剂及少量超缓凝剂混磨而成，乙料是由石灰、石膏、悬浮剂和复合速凝早强剂等混磨而成。甲、乙料分别在1#、2#搅拌桶和3#、4#搅拌桶中搅拌；当1#、3#搅拌桶给充填泵供料浆时，2#、4#搅拌桶应加水上料并搅拌；而当2#、4#搅拌桶给充填泵供料浆时，1#、3#搅拌桶开始加水上料搅拌；两对搅拌桶交替工作，直到完成充填工作。

2.充填施工工艺

高水材料巷旁充填筑墙工艺包括充填泵与充填点两部分。充填前，首先向搅拌桶内蓄水至所需水位，然后启动搅拌桶，待搅拌桶启动之后向桶内加料，将料加入桶内之后搅拌3～5分钟之后开始向充填点供料。充填点接到供料通知后，严密监控出料情况，待料均匀之后将混合管插入充填袋内开始充填。充填结束之后，泵站开泵供清水，冲洗管路并清理充填点。

3.施工过程中注意事项

（1）若电气或设备出现故障，充填点人员应立即将混合管从混合器上取下，用高压清水进行冲洗，防止混合管堵塞。

（2）泵站人员应观察甲乙料的吸入情况，看是否一致，出现异常应立即进行处置。

（3）充填点人员应密切观察充填袋周围顶板特别是充填袋本身变化情况，出现问题应立即处理。

（4）加强泵站与充填点的联系十分重要，当充填体快要接顶时，工作面的充填人员要及时和泵站的人员联系告知拌浆的数量，避免浪费充填料。

（5）在泵站负责拌料的人员要及时观察吸浆笼头，以免吸浆笼头被堵。

四、结论

现场实践表明，沿空留巷技术在新三矿成功应用，减少了采掘接替时间，节约了大量煤炭资源，取得了极好的经济效益和社会效益；在其他基建矿井类似条件下的煤层开采中，具有广泛的推广应用价值。