近距离煤层下沿空留巷支护技术研究

摘 要：兰花宝欣矿3#煤层与2#煤层层间距平均13.4m，为提高煤炭回采率，3103工作面实施无煤柱开采，属于近距离煤层下沿空留巷。本文在分析了工程特点和难点的基础上，提出了合理的巷道支护参数，确保了沿空留巷的顺利进行。

关键词：近距离煤层；沿空留巷；支护

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.053

1 工程概况

兰花宝欣矿是山西兰花科技创业股份有限公司在山西古县控股且具备生产条件的矿井，目前主采2#、3#煤层，其中3#煤层与2#煤层层间距平均13.4m，属于近距离煤层。3#煤层位于山西组中部，K7粉细砂岩之上，下距K7砂岩9.24-32.20m，平均19.53m，煤层厚1.50m-1.90m，平均1.77m，不含夹矸，煤层结构简单。全区发育稳定，属全区稳定可采煤层。

老顶或直接顶板为中细砂岩或粉砂岩，质硬、钙质或硅质胶结，裂隙发育，方解石脉充填，属中等坚硬岩石，冒落性Ⅱ类顶板，厚1m—4.66m，一般平均3.12m。局部直接顶板为泥岩，厚2.43m—4.15m，平均3.29m，质软。底板灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，厚0.6m—6.44m，平均2.9m，属不坚硬岩石。3#煤层顶底板力学性质测试结果见表1。

为提高煤炭回采率，延长了矿井服务年限，以3103工作面为工程对象，实施无煤柱开采成套技术。

2 沿空留巷的工程特点与难点

3煤煤层的埋藏深度在400～700m左右，煤质硬，煤层涌水量小，自燃倾向性较弱，为3煤回采巷道沿空留巷创造了有利的条件。

从已经回采完毕的3101、3103工作面来看，原有的巷道支护强度仅能达到控制掘进稳定时期的程度，受留巷动压影响时，矿压显现剧烈，巷道变形大。3煤回采巷道采用沿空留巷时，巷道需承受二次动压的影响，且3煤留巷属于近距离煤层下沿空留巷，工程特点与难点如下：

（1）2煤与3煤属于近距离煤层，上下煤层间开采的相互影响会逐渐增大，下部煤层开采前顶板的完整程度已受上部煤层开采损伤影响，其上又为上部煤层开采垮落的岩石，且上部煤层开采后残留的区段煤柱在底板形成的集中压力，导致下部煤层开采区域的顶板结构和应力环境发生变化。下部煤层开采时，工作面极易发生顶板冒、漏事故，与上部煤层采空区沟通，造成工作面漏风，回采巷道的矿山压力显现明显，压力传递规律特殊，巷道围岩移近量大，巷道维护困难，3煤于近距离煤层下留巷，更增加了巷道围岩控制的难度。（2）煤系地层结构复杂，巷道层位难以选择。3煤的煤层厚度从赋存不稳定，顶、底板分别为层理发育的砂岩、泥岩，巷道的顶板可选择跟3煤顶板。巷道顶板为夹矸、松散煤层、泥岩或砂质泥岩的典型难控制的煤岩复合顶板。（3）巷道基本为全煤巷道。3煤的f值在2～3之间，但其极具碎裂特性，受采动扰动后，即发生显著片裂。全采动影响过程中巷道顶板的安全控制和煤体的稳定控制技术要求高，难度大。（4）巷道底板控制难度大。不同开采条件下的留巷底臌是巷道表面收敛的最大组成部分，甚至能占到顶底板移近的90%，采用沿空留巷时要承受二次采动影响，巷道底臌速度和底臌量会表现的更为剧烈。（5）巷道服务时间长。以3103轨道顺槽留巷为例，巷道服务时间从掘进至回采，再到留巷复用，实际时间在2年以上，加大了沿空留巷的難度。

3 3煤运输顺槽掘进期间支护参数设计

根据3煤具体地质状况及目前留巷取得的经验，运输顺槽的断面尺寸确定为宽×高=4500mm×2500mm。

顶板锚杆采用MSGLW-400/20×2000，螺纹段螺纹规格为M22。共5根，间排距1000×1000mm，材质为左旋无纵筋高强锚杆。靠近巷帮的顶板锚杆安设角度为与铅垂线成15°。帮部锚杆采用MSGLD-335/18×2000，螺纹段螺纹规格为M20。共4根，间排距700×1000mm，材质为全螺纹右旋等强锚杆。顶板锚索采用“2-2-2”布置形式，一梁两孔，梁长2.4m，孔距2.0m，锚索梁排距1.0m。锚索规格为SKP17.8-7/1860，长度4100mm，材质为高强度低松弛预应力钢绞线，张拉力不小于80～120kN。其他支护参数见图1。

在围岩破碎带，采用工字钢棚支护，极其破碎段补打单体锚索。对掘进影响较大的地质异常，围岩松散破碎范围较大时，可使用架棚锚索联合支护方式。

4 结语

截至2017年1月14日，3103工作面已经顺利开采完毕，留巷长度超过500m，无煤柱连续开采成套技术取得阶段性成功。在3#煤层3个采面进行了工业性试验和推广，全矿减少了3个掘进工作面，万吨掘进率降低30%以上。采用无煤柱连续开采，取消了区段保护煤柱，多回收煤炭资源约10.74万t，提高煤炭回采率10～20%，延长了矿井服务年限。

作者简介：贾世林（1985-），山西晋城人，总工程师。