沿空留巷技术实践与研究

侯春明，信锁林

（山西金晖隆泰煤业有限公司，山西 长治 046500）

1 概述

沿空留巷是巷道布置的一种形式，是在上区段工作面回采的同时，通过加强支护或采取其他有效方法，将上区段工作面的运输平巷保留下来，供下区段工作面回采时作为回风平巷。沿空留巷是真正实现无煤柱开采，提高资源回收率，降低巷道掘进率。在矿井采掘接替紧张情况下，采用沿空留巷，可以大大地缓解矿井采掘接替紧张的局面。

具体做法是：在工作面运输平巷滞后切顶线以里的巷道空间内，采用工字钢棚子支护，同时在巷道顶板布置两排锚索，在巷道上帮侧砌一道料石墙，以增强留巷地段的支护强度。

2 工作面概况

56803山青工作面位于矿井三水平八盘区的一个中间区段，井下北至工业广场山青保护煤柱线，南至牛五井田边界山青保护线，东、西均为八盘区山青未采区。煤层稳定可采，煤厚1.4～1.7 m，平均1.5 m，倾角平均8°.工作面倾斜长度134 m，走向长度777 m.采用走向长壁后退式综合机械化采煤法，一次采全高。

煤层顶底板的岩性。基本顶：细砂岩，厚度4.23 m，浅灰色，结构致密，钙质胶结，含云母片；直接顶：粉砂岩，厚度3.88 m，灰黑色，富含黄铁矿，节理发育。局部相变为石灰岩，厚0.5 m.直接底：粉砂岩，厚度1.06 m，灰黑色，含植物化石及云母片；基本底：石灰岩，厚度5.06 m，浅灰色，隐晶结构裂隙岩溶发育。

3 沿空留巷力学模型

图1 力学模型

计算得出切顶阻力：2.5 MN/m.

4 沿空留巷支护方案

沿空留巷支护分为原巷道加固和巷旁支护两部分。

4.1 原巷道加固

运输机巷内原始支护采用工字钢支护：规格2.6 m×2.4 m，排距0.7 m.

留巷加固方式：在巷道内沿走向支设两排顶板锚索，采用MH-1型预应力锚索，钢绞线规格：Φ15.24 mm×7 m，排距2.2 m，间距1.6 m，沿走向使用20#槽钢作为钢带连接相邻两根钢绞线。锚索超前工作面煤壁20 m支护。在巷道中部加设一排木点柱。木点柱选用Φ16～18 cm的原木，柱距1.0 m.

4.2 巷旁支护

巷旁支护：在巷道的采空侧、煤层顶底板之间砌筑一道料石墙。墙体呈梯形状，上宽 1.0 m，下宽1.2 m，高度在 1.5～1.8 m之间，基础深度100 mm.

在料石墙与工字钢支架之间支设一排圆木点柱。木点柱选用Φ16～18 cm的圆木，柱距1.0 m.沿空留巷支护体断面详见图2、图3.

图2 沿空留巷支护平面图

5 矿压规律

5.1 留巷期间

留巷在工作面后方的变形具有分区性，即变形较剧烈区；变形剧烈区，两帮移近速度最大为32 mm/d，平均范围－5～－45 m；变形平缓区，其平均范围在－50～－66 m；变形稳定区，其平均范围在工作面后方71 m以后。

图3 A—A'剖面

5.2 顶底板移近量大于两帮移近量

顶底板平均移近量为582 mm，两帮平均移近量为428 mm，主要原因是底板底鼓较大。

图4 工作面后方运输平巷巷道围岩收缩变形量变化曲线图

图5 工作面后方运输平巷巷道围岩收缩变形速度变化曲线图

5.3 复用期间

在工作面前方50～80 m，顶底板移近速度较小，基本稳定在3～5 mm/d；在工作面前方50 m以内，变形速度明显增大，至工作面前方35～40 m之间，变形速度急剧增大。在工作面前方1 m处，移近速度达40 mm/d左右。

巷道两帮移近量及移近速度比顶底板小，在采动影响范围以外，变形速度较小，基本保持在1 mm/d，在采动影响范围以内，变形速度明显增大，在工作面前方9 m处，移近速度达25 mm/d左右。

图6 工作面前方运输平巷巷道围岩收缩变形量变化曲线图

图7 工作面前方运输平巷巷道围岩收缩变形速度变化曲线图

6 实施效果

6.1 技术效果

6.1.1 巷道围岩稳定性

在整个巷道服务期间，巷道围岩变形具有明显的分区性，留巷期间在工作面前后20～－71 m之间变形较剧烈。复用期间与普通巷道受超前支承压力影响类似，工作面超前20 m范围矿压显现剧烈。

6.1.2 支护体稳定性

巷内采用了工字钢和点锚索支护，工字钢变形表现为棚推扭曲主要受到水平推力作用，变形在工字钢变形要求范围内。锚索平均受力在16 t左右。巷旁采用料石砌筑和局部木点柱加强支护，通过现场实践，巷旁支护体没有出现垮塌现象，表明受力合理。

6.2 经济效益和社会效益

6.2.1 提高巷道掘进率

实施沿空留巷后，少掘进1条巷道，节省了5个月掘进准备时间。

6.2.2 回采效益

按照以往矿井在邻近区段之间留设10 m煤柱计算，每个工作面多回收煤柱煤炭3.3万t，创造效益1 223万元。

6.2.3 社会效益

全国各矿区目前都存在资源剩余有限的问题，通过牛儿庄矿的示范作用可以带动其他矿井发展无煤柱开采技术，使老煤炭基地焕发青春活力。同时转变人们的观念，使其认识到科学技术的进步才能使煤矿这样的粗放型企业得到快速发展。因此，牛儿庄矿沿空留巷支护技术所创造的社会效益显著，具有广泛的借鉴和发展空间。