浅析顶板不稳定时沿空留巷支护技术*

钟 伟，吴秀仪，刘从辉，沙 州

（1.普安县工业贸易和科学技术局，贵州 普安 561500；2.三峡大学土木与建筑学院，湖北 宜昌 443002）

1 引言

为了提高煤炭资源回采率，减少万吨掘进率，降低开采成本，缓和采掘关系，实现无煤柱开采，需采用一定的支护技术将上一区段的顺槽保留，供留给下一个区段工作面回采时使用。工作面采过后，将运输顺槽保留下来，以便下区段工作面回采时使用，所留巷道被称为沿空留巷。 沿空留巷可最大限度地回收煤炭资源，减少资源损失率［1-3］。

2 沿空留巷技术现状

沿空留巷技术目前主要有以下几种形式。

（1）砌体墙法：主要采用矸石砌墙或现浇混凝土墙［4-5］，该方法属于刚性支撑，可有效防止顶板下沉。但因支护体需在工作面回采后才能实施，存在支护滞后的问题，不能及时有效支撑顶板，容易造成顶板下沉量过大，导致巷道断面严重缩减，不利于下区段的回采工作。

（2）高水材料巷旁充填留巷法：该方法支撑及时、支撑体强度高［6-8］，适合进行大规模的沿空留巷，是目前大型煤矿无煤柱开采中主要采用的留巷方式， 但该留巷工艺复杂、成本高，且对煤层的赋存条件要求高。

（3）密集支架形式：可对巷道的顶板进行有效支护，使所保留的巷道断面满足下区段回采时的使用要求，但存在支护材料品种多、工作量大、采空区隔离效果差等问题。

传统的沿空留巷技术适合于煤层赋存条件好、地质构造简单时的大规模的沿空留巷。这些沿空留巷技术极大地提高了煤炭资源的回采率，大幅降低了开采成本［1］。但在煤层顶板不稳定、地质构造较复杂时短距离的沿空留巷，如仍采用这些留巷技术，将出现留巷成本高、效果差的问题。

因此，为了解决以上不足，需研究一种适合煤层顶板不稳定、地质构造较复杂时短距离的沿空留巷技术。

3 顶板不稳定时的沿空留巷技术

顶板不稳定段时沿空留巷技术包括顺槽的超前加强支护与顺槽的采后支护。以某矿井1701采煤工作面运输顺槽为实例，对顶板不稳定时沿空留巷技术进行说明。

3.1 工程概况

1701工作面垂直埋深 130m左右，地质构造较复杂，煤层底板起伏不平，煤层厚度变化较大。顶板岩层裂隙发育，顶板较破碎。顺槽的长度仅有200m。掘进过程中，采取工字钢架棚的支护方式，架棚支护有上帮棚腿、顶梁、下帮棚腿及木枇组成。

因该工作面较短，造成采掘接替紧张。为保持矿井生产的连续性，同时降低采矿成本，实现无煤柱开采技术，提高资源回采率，需采用沿空留巷技术以保留1701运输顺槽。保留的运输顺槽将作为下区段采煤工作面1703的回风顺槽。

3.2 顺槽的超前加强支护

1701采煤工作面在向前推移时，在工作面下出口20m～30m范围内进行超前加强支护。超前加强支护技术，如图1所示。

（1）锚索支护：在距离上帮500mm处垂直顶板打孔安装锚索。锚索长度为7m，索间距为6m。

（2）单体（单体液压支柱）+铰接梁：在距离梁端300mm处的顶梁下铺上木板，然后挂上铰接梁、安设单体，单体要求穿柱鞋。

当工作面推移至靠上帮棚腿时，需拆除上帮棚腿，保留下帮棚腿。

图1 顺槽的超前支护断面图

3.3 顺槽的采后支护

当工作面回采以后及时恢复上帮棚腿，然后工作面后进行每隔8m打一木垛，木垛底部要铺设5块方木。靠近巷道边的木垛要保持平直，木垛与上帮棚腿3保持0.8m的距离；用装满煤矸渣的编织袋整齐堆放在空隙之间，如图2所示。

采用该技术进行沿空留巷，很好地保留了1701运输顺槽，该顺槽在1703回采中作为回风顺槽使用。在1703采煤工作回采过程中，该顺槽的有效断面满足矿井通风要求。通过沿空留巷技术很好地解决了矿井采掘接替紧张的现状，保障了矿井的联系生产，降低采矿成本，提高资源回采率。

图2 顺槽的采后支护断面图

4 结论

（1）组合式超前支护：沿空留巷技术与超前支护相结合，使支护效果更合理。采用锚索、单体+铰接顶梁的组合支护方式进行超前支护，可使顺槽在工作面超前压力作用下较好地保留。

（2）应用煤矸渣进行充填：采用采煤工作面、顺槽中随处可见的煤矸渣，先把煤矸渣装到编织袋，然后用编织袋堆放在木垛之间的空隙，起到隔离采空区的作用。

（3）留巷的有效断面大：传统的留巷技术通常是在原顺槽中采取加强支护的措施进行留巷，致使最终的顺槽有效断面减小，从而影响下区段回采工作。而在采空区一侧通过打木垛，在木垛之间堆放编织袋，可较好的保留原顺槽的有效断面。

（4）沿空留巷成本低：采用锚索、单体+铰接顶梁进行超前支护，木垛+编织袋来隔离采空区，比高水材料巷旁充填留巷法、砌体墙法的留巷成本低，从而进一步降低矿山企业的生产成本。采用该系统进行沿空留巷，可使沿空留巷成本低、安全性强、劳动强度低、施工方便，因此该沿空留巷技术适用范围广。