沿空留巷巷旁充填支护效果及经济效益分析

孙红俊

(山西汾西矿业集团 水峪煤业，山西 孝义 032300)

·技术经验·

沿空留巷巷旁充填支护效果及经济效益分析

孙红俊

(山西汾西矿业集团 水峪煤业，山西 孝义 032300)

以某矿L4406工作面为研究对象，阐述了巷旁充填的工艺设计，从经济效益、社会效益分析了巷旁充填的优越性，并对L4406工作面巷旁充填的支护效果进行考察，巷道在经历了支承压力和L4406工作面一次采动影响后，留巷的整体效果良好，巷道断面平均收缩率小，使得后期维护工程量小，完全满足预期留巷的设计要求。

沿空留巷；巷旁充填；支护；矿压

应用矿用注浆袋泵柱混凝土技术建设人造巷帮是一项十分复杂的工程，需要全方位考虑施工效果，在工程进度中必须满足施工安全的需要，还要求工程质量达到一定要求。应用矿用注浆袋混凝土技术的沿空留巷在混凝土刚性支护的同时，还必须有锚网索主动支护。该技术的先进性体现在实现了切顶卸载，能够实现大产量生产需要，对以后的维护工作也有许多优势。

1 施工工艺简介

1.1 施工流程

在该技术中，混凝土的使用量巨大，并需要进行两次的拌合才能在沿空留巷技术中应用。第一次拌合在地面进行，主要是对料进行有效的搅拌，使其分布均匀。第二次拌合发生在井下，是湿料拌合。其中在首次拌合到第二次拌合的间隙必须保证混凝土干料的干燥程度，如果混凝土干料提前接触到水分，有可能发生硬化现象，影响混凝土使用效果。

混凝土泵布置在运输巷，利用矿车干料被输送到运输巷，通过上料机的链接作用，到达搅拌机后经过充分拌合，搅拌均匀的混凝土被送到混凝土泵内，通过混凝土泵的压力将其注进端头聚丙烯充填袋内。混凝土沿空留巷技术工艺比较复杂，基本的施工流程见图1.

图1 人造巷帮沿空留巷施工工艺流程图

1.2 施工材料

泵注混凝土材料及沿空留巷技术主要的施工材料见表1.

1.3 施工过程

沿空留巷人造巷帮的施工过程见图2.

2 矿压观测

矿井矿压观测是确保煤矿安全生产的重要手段。本文通过现场矿压观测对人造巷帮沿空留巷支护效果进行分析，研究人造巷帮沿空留巷工程现场支护参

表1 人造巷帮施工主要材料表

图2 人造巷帮生产系统示意图

数的改进和修正。

2.1 观测方法

1) 顶板离层监测。

将顶板离层仪放于稳定岩层，浅基点位于0.5～1.0 m，每30～50 m安装1组离层仪。离层值大于安全值时及时采取措施。如测点损坏，重新布置离层仪。

2) 对混凝土墙体内部压力的观测。

将测力计预埋在混凝土人造巷帮充填体内对人造巷帮充填体的受压状况进行观测。

2.2 人造巷帮沿空留巷矿压显现规律分析

在L4406工作面上进行采区掘进以后，通过设置观测站的方法检测围岩变形量，在充填体以内布置至少5组以上的观测站。最后选取其中比较有代表性的数据进行分析。

1) 人造巷帮沿空留巷巷道变形规律。

通过对比得出在测站I-II处的巷道围岩的变形情况具有代表性，并将其作为分析L4406工作面巷道围岩变形规律的根据。沿空留巷巷道围岩变形和回采工作面距离变化关系见图3.

图3 L4406工作面I-II测站围岩变化曲线图

通过图3可以得到：

a) 在距离工作面5～50 m，顶底板的移近速度可以达到5 mm/d，在巷道的中部位置移近量比较大，可以达到26 mm以上。

b) 在超前工作面10 m外，顶底板移近速度为0～2 mm/d.

c) 在采空区侧顶底板位置的移近量表现很突出，可以达到8 mm.

通过对现场情况进行分析可以得出：

a) 为减小人造巷帮沿空留巷围岩变形，其超前支护、巷旁支护和巷内加强支护均很重要。

b) 人造巷帮沿空留巷围岩变形量较小，其巷旁支护尤为重要。

2) 人造巷帮充混凝土材料的变形规律。

混凝土材料的变形方式包括横向变形和垂直变形，变形的区域主要出现在3个地方：

a) 存在混凝土支护墙体的剧烈变形区域，主要是在顺槽后方10 m以内的位置，这一区域支护墙变形非常剧烈，存在剧烈的围岩活动，其中垂直变形速度可以达到2 mm/d，横向变形速度可以达到3 mm/d.

b) 在顺槽后方10～20 m，是支护墙体变形的缓和区域，在这一区域，支护墙体的垂直变形速度平均水平是1 mm/d，而横向的变形平均水平是1.5 mm/d.

c) 在顺槽后方20 m以后，墙体的变形比较稳定，基本顶的活动比较平稳，所以支护墙体的变形很小。

通过长期的观测可以知道，周期来压情况下实践观测中，混凝土的支护墙体可以承受足够的强度，没有产生非常大的变形。

人造巷帮充填体变形与距离顺槽关系见图4.

图4 充填体随回采面推进变形曲线图

3) 混凝土支护墙的载荷变化规律研究。

混凝土支护墙所受荷载的变化可以分为两个主要阶段：在第1阶段，位于顺槽的后方30 m范围内，混凝土支护墙体所承受的荷载很小，但是采空区形成很大的侧向压力，出现在顺槽后方10 m处的侧向压力为1.4 MPa，出现在顺槽后方20 m处的侧向压力为2.3 MPa，出现了很大的波动范围。在第2阶段出现在顺槽后方30 m的地方，混凝土材料墙体的承受载荷迅速降低，采空区侧向压力只有4.5 MPa，留巷侧压力在3 MPa以下。

通过这样的观测结果，可以得到：用泵注混凝土技术构筑的混凝土墙体具有足够的强度，能够有效的控制巷道支架变形和由于压力作用产生的断面收缩变形。

混凝土墙体完全能够满足要求，这样就可以为沿空留巷技术的应用提供有力的保障。混凝土墙体承受荷载跟顺槽距离的数值关系见图5.

图5 巷旁充填体承受载荷与回采面推进距离的关系图

4) 留巷顶板离层情况。

针对L4406工作面的特点，对其顺槽进行锚杆支护。但是在锚杆支护的情况下很难判断围岩破坏失稳的征兆，所以有时会出现顶板破断失稳的情况，并快速发展。

在工程中采用顶板离层指示仪来观测顶板的离层情况，有效地控制安全隐患的发生。

在L4406工作面上顺槽位置安装了3个顶板离层指示仪，用测量的数据来分析顶板锚杆支护的情况，得到了顶板离层变化曲线图，见图6.

通过对图6的分析可以得到：

a) 在工作面8 m以后的位置沿空留巷顶板离层情况不突出，离层累积量很小。

b) 在8～4 m，离层速度约为2 mm/d，如果受采动影响充填不及时出现离层情况很难控制。

c) 从4 m位置到工作面，锚固外离层量是14 mm，而内离层量的变化是8 mm，顶板离层量比较明显。

d) 在10 m以内的位置，受采动影响较小，顶板基本能够保持稳定。

e) 在20 m开外的位置，顶板保持较好的稳定状态。

图6 顶板离层变化曲线图

3 效益分析

3.1 经济效益分析

1) 少掘一条巷道效益。以某矿L4406工作面为例，沿空留巷长度为610 m，掘巷成本为5 300元/m，少掘1条巷道可以减少323.3万元施工费用。

2) 降低了矸石处理费用。L4406工作面机巷掘进矸石量9 882 m3，矸石处理费用大约为25元/m3，少掘一条巷道可减少24.7万元矸石处理费用。

3) 回收护巷煤柱效益。沿空留巷后，L4406工作面回收了16 m宽煤柱。矿井平均煤厚1.75 m，煤密度1.35 t/m3，沿空留巷长度610 m，则煤炭回收量1.58万t，吨煤效益200元，收入增加316万元，煤炭资源回收率提高了8%.

4) 沿空留巷工程投入费用。L4406工作面采用人造巷帮沿空留巷技术进行沿空留巷的机械费用为63.4元/m，材料费用为1 486元/m，人工费用1 067元/m，辅助费用为110元/m，合计费用为2 727元/m. 工作面沿空留巷长度为610 m，则沿空留巷工程费用为167万元。

若不计沿空留巷改善巷道维护、提高矿井安全生产和改善矿区环境等带来的效益，仅少掘一条巷道、减少矸石升井和回收煤柱就可以创造经济效益664万元，减去沿空留巷工程投资费用167万元，实际创造经济效益497万元。

3.2 社会效益分析

1) L4406工作面将原区段机巷保留下来，作为L4406工作面的风巷。这样L4406工作面可以少掘进一条巷道，降低了矿井巷道掘进率，缓解了矿井采掘矛盾，有助于矿井增产增效。

2) 与留煤柱护巷相比，L4406工作面机巷实行沿空留巷以后，可以回收16 m宽煤柱，实现无煤柱开采，提高煤炭资源回收率8%，相当于增加了矿井可采储量，延长了矿井寿命，有助于矿井可持续发展。

3) 少掘进一条巷道，可以减少矿井出矸量，降低运输系统压力。同时，减少矸石升井以后，节省了矸石山占地面积，降低了矸石山租地费用。地面矸石山减少以后，可以降低矸石山自燃几率和粉尘浓度，有助于改善矿区环境。

4) L4406工作面实行沿空留巷以后可以创造经济效益497万元，显著改善了矿井的技术经济指标，增加了职工收入，有助于矿区和谐稳定。

4 结 论

1) 对人造巷帮沿空留巷进行了经济、社会效益分析，人造巷帮沿空留巷成本远小于重新掘巷成本，经济效益可观，社会效益显著。

2) 将沿空留巷技术成功地应用于高瓦斯突出矿井。介绍了沿空留巷施工工艺并进行了矿压观测。巷道在经历了支承压力和L4406工作面一次采动影响后，留巷的整体效果良好，巷道断面平均收缩率小，使得后期维护工程量小，完全满足预期留巷的设计要求。

AnalysisonSupportEffectandEconomicBenefitofGob-sideEntryRetainingRoadsideFilling

SUNHongjun

Taking L4406 working face of a mine as the research object, the process design of stowing Adjacent gob is introduced both economically and socially. And the effect of the support is also evaluated. The experience shows that the overall effect of the retaining roadway remains perfect with the roadway average shrinkage being very small while mining in L4406 working face, the post-mining maintenance cost keeps in lower level, fully meets the expectance.

Gob-side entry retaining; Roadside filling; Support; Rock pressure

TD353

：B

：1672-0652(2017)07-0046-04

2017-06-08

孙红俊(1969—)，男，山西介休人，2016年毕业于东北大学，工程师，主要从事采煤技术管理工作(E-mail)zfg3259@163.com