沿空留巷在浅埋深、薄基岩综采工作面的应用研究

王海兵

（神华集团有限责任公司，北京市东城区，100011）

沿空留巷在浅埋深、薄基岩综采工作面的应用研究

王海兵

（神华集团有限责任公司，北京市东城区，100011）

介绍了沿空留巷技术在榆家梁煤矿43308工作面应用情况，描述了工作面巷道支护技术、柔模混凝土巷旁支护的施工情况。对沿空留巷进行了监测，监测结果表明：43308运输巷实行沿空留巷后，巷道的顶、帮压力变化基本稳定，巷道整体稳定性较好；同时也创造了显著的经济效益，产生近千万元的利润。

浅埋深煤层 综采工作面 沿空留巷 榆家梁矿

沿空留巷是利用普通或特种材料在巷旁施工一道护巷带，将该巷道保留下来为本工作面或相邻工作面服务。通过实施沿空留巷技术，不仅可以取消工作面煤柱的留设，提高资源回收率，而且可以降低巷道掘进率，缓解矿井采掘接续的紧张情况；不仅可以实现Y型通风及采空区瓦斯抽放有效解决上隅角瓦斯超限难题，还可以实现相邻煤层瓦斯预抽放，为本煤层以及相邻煤层的安全开采提供了保障。

1　工作面基本情况

神华神东榆家梁煤矿是神华集团的骨干矿井之一，也是神东煤炭集团千万吨矿井群之一。榆家梁煤矿现正在3层煤同时开采，从上至下依次为42、 43、52煤层。榆家梁煤矿43308工作面位于井田东南部，开采43煤层，工作面西侧为已回采完的43307工作面采空塌陷区，东侧为43309备采工作面，南侧为井田边界，工作面北部为43煤层的3条大巷。工作面煤层底板标高为1181.2～1194.5 m，对应地面标高为1217.2～1337.1 m，工作面上部约13～17 m有42208工作面采空区。

43308工作面长度为300.6 m，推进长度是2147.38 m，煤层倾角为1°～3°，煤层厚度1.70～2.08 m，平均厚度为1.87 m，容重1.3 t/m3。该工作面可采储量为149.1万t，可采期预计为207 d。煤层直接顶为灰色粉砂岩，平均厚度是1.15 m，老顶为灰白色及灰色中砂岩，泥质胶结，多为水平层理，平均厚度为12.35 m，该工作面为低瓦斯工作面。

43308工作面岩层为极缓坡度向北西倾斜的单斜构造，断层不发育，后生裂隙发育，工作面地表覆盖起伏变化较大的第四系松散沉积物。工作面主要充水源为上覆42208工作面采空塌陷区的积水、基岩裂隙水及42煤层烧变岩富水。通过类比法预测43308切眼地段初次垮落时的涌水量为50 m3/h，工作面正常回采时涌水量为20 m3/h，最大涌水量为80 m3/h，工作面回采前已经对上覆采空区实施了疏放水工程。

2　工作面运输巷支护

2.1工作面运输巷支护

根据43308工作面煤层赋存特点及顶板岩性情况，掘进时工作面两巷道顶板均采用锚杆、锚索加钢筋网联合支护，巷道副帮采用锚杆加金属网支护。

43308运输巷宽度5.5 m，高度2.1 m，巷道全长为3045.5 m。巷道顶板采用锚杆、锚索加钢筋网联合支护。锚杆规格为ø16 mm×1800 mm，每排6根，排距为1 m，间距分别为1.1 m、1.0 m、0.8 m、1.0 m、1.1 m，钢筋网片规格为6.5 mm×1200 mm×5000 mm；锚索规格为ø15.24 mm×5000 mm，每排2根，间排距3 m×3 m。

巷道帮锚杆与顶板锚杆相同，与规格为10000 mm×1000 mm的10#金属网片进行联合支护，锚杆每排2根，间排距1 m×1 m，托盘全部选用120 mm×120 mm×8 mm的碟形钢板托盘，锚固剂采用Z2340型树脂药卷，原巷道支护参数见图1（a）。

2.2工作面运输巷沿空留巷支护情况

2.2.1工作面运输巷锚索补强支护

为了更好地实施沿空留巷，保证留巷安全，综合考虑巷道原有的支护强度，决定在超前43308回采工作面100 m范围内重新对运输巷顶部进行锚索加钢带补强支护。补强支护选用ø22 mm× 6500 mm锚索、230 mm×3 mm的W钢带，锚索支护间排距2100 mm×1500 mm，每排由3根锚索与1条W钢带组成，采用300 mm×300 mm× 15 mm的钢托盘和2支Z2370树脂锚固剂，要求预紧力不低于50 k N，补强支护断面见图1（b）。

图1　工作面运输巷支护参数

2.2.2滞后单体补强支护

在沿空留巷过程中，由于受剧烈采动影响的往往只是回采工作面前后方的某一地段，随着工作面采过一定距离后，受采动影响也会逐渐减弱，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，只需要等工作面回采后就近工作面进行适当临时支护。综合考虑相邻工作面在回采期间的矿压显现规律及43308工作面的来压情况，对工作面运输巷采用外注式单体支柱配11#工字钢梁滞后补强支护。根据巷道基本参数选用DW2.2外注式单体液压支柱和4 m工字钢梁，采用一梁四柱的支护方式，排距为1 m。根据工作面矿压显现的具体情况，滞后工作面的补强支护长度定为100～150 m，单体补强支护见图2。

2.3柔模混凝土巷旁支护

为防止回采过程中采空区冒落的矸石影响柔模混凝土的施工，保证施工安全并方便挂设柔模，在柔模混凝土墙体外侧提前进行木点柱及菱形金属网联合支护（见图2）。工作面每向前推进一刀，便在端头支架尾部规定位置处支护两根木点柱，木点柱排距为0.8 m，并选用网格为40 mm×40 mm的菱形金属网，单片金属网宽度为1.1 m，长度为10 m，将4片金属网联合起来铺设在端头支架前方，拉架后网片自动与木点柱接触形成挡矸网。为了保护顶部锚网支护的完整性，避免在拉架过程中损坏锚索、网片，在前两架端头支架上部分别插入两根6 m长的工字钢，并严禁带压移驾。

图2　单体补强支护断面图

巷旁支护为柔模混凝土墙，是在运输巷靠近正帮侧浇筑一道连续的柔模混凝土墙体。混凝土墙宽度为1 m，根据巷道高度变化，混凝土墙高度为2.1～2.4 m，混凝土标号为C20。为保证混凝土墙体的支护效果，在浇筑柔模混凝土墙体过程中，需在墙体中打设ø20 mm×1100 mm锚杆，锚杆间排距为900 mm×1000 mm，混凝土墙体中打设的锚杆两端分别加固150 mm×150 mm×10 mm托板，并在每个墙体单元外侧设一个注浆口，柔模混凝土墙体见图3。

图3　柔模混凝土墙体

由于柔性模板具有透水不透浆、支模速度快、不回收、自成型等特点，而且尺寸可按要求制作，所以根据43308运输巷的断面大小及周围的施工条件，决定每个单元柔模混凝土块规格为3 m×1 m ×（2.1～2.4 m）（长×宽×高），特殊情况长度为2 m。

柔模混凝土采用山砂、碎石、粉煤灰、水泥及专用外加剂等就地材料配制而成，它与普通混凝土相比具有支护强度大、凝固速度快等优点。混凝土中的石子粒径一般为5～16 mm，砂率通常为45%～50%，水灰比0.5～0.6，坍落度通常为180～200 mm。柔模混凝土施工3 d后，混凝土的强度可达到20 MPa，日推采速度最快可达到14 m，完全能够满足工作面的日常推进要求。

3　支护效果监测

为了进一步掌握沿空留巷后巷道矿压变化情况，通过测定锚索拉力、单体支柱压力及巷道墙体压力掌握矿压显现规律。

通过观察端头支架后方锚索拉力变化情况，发现在滞后工作面10～20 m段锚索拉力呈上升趋势，且上升速度较快，20～30 m段安装的锚索拉力变化最不明显，30 m处锚索拉力达到最大，最大时为400 k N，30 m后锚索拉力又开始下降。

通过对单体支柱的压力表监测，靠柔模墙体一侧的单体支柱压力变化最为明显，在距工作面60 m处压力达到最大，最大时为40 MPa。

对于柔模墙体，在距工作面30 m处压力明显上升，在60 m处压力达到最大，最大值为10 MPa，随后压力又开始下降，在距工作面约100 m时压力趋于稳定。

通过回采过程中的矿压监测及巷道顶帮变化情况分析，采用柔模混凝土及超前补打锚索、临时单体支柱支护后，有效控制了巷道的顶、帮变化。工作面回采过程中，巷道的顶、帮及压力变化较为稳定，巷道整体稳定性较好。

4　经济效益评价

43308工作面实行沿空留巷技术，不仅为工作面实现Y型通风创造了条件，而且创造了显著的经济效益。据测算，由于留巷少掘一条巷道，可减少掘进成本约970万元，同时多回收煤炭约7.4万t，按当时吨煤利润及资源价款计算，多回收煤炭可产生经济效益约1600万元，去除实际留巷成本约1580万元，榆家梁煤矿43308工作面实行沿空留巷可产生净利润近千万元。

实践表明，对浅埋深、薄基岩、多煤层同时快速开采的安全高效矿井采用柔模混凝土进行沿空留巷支护，技术合理、沿空巷道稳定。榆家梁煤矿43308工作面沿空留巷的成功实施为神东矿区沿空留巷的推广应用奠定了基础，同时也为全国其他浅埋煤层沿空留巷提供了有益借鉴。

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（责任编辑 张毅玲）

Application research of gob-side entry retaining in fully mechanized working face with shallow burial depth and thin bed rock

Wang Haibing
（Shenhua Group Co.，Ltd.，Dongcheng，Beijing 100011，China）

The application situation of gob-side entry retaining technology in No.43308 working face of Yujialiang Coal Mine was introduced，the roadway support technique in working face and the construction situation of roadway-side flexible support by concretes were described. The monitoring results of gob-side entry retaining showed that after gob-side entry retaining was put into practice in No.43308 working face，the pressure changes of roadway＇s roof and sides were basically stable，and the overall stability of roadways was quite good.Meanwhile，this application created remarkable economic benefits and generated profits nearly ten million Yuan.

shallow coal seam，fully mechanized working face，gob-side entry retaining，Yujialiang Coal Mine

TD353

A

王海兵（1976-），男，内蒙丰镇人，硕士，高级工程师，多年来一直从事煤炭开采技术研究工作。