柔模浇筑技术在综放工作面沿空留巷中的应用

2018-11-01郑帅亮

山东煤炭科技 2018年10期

郑帅亮

（山西高河能源有限公司，山西长治 047100）

1 概述

山西高河能源有限公司E1315工作面走向长度为610 m，倾向长度为320 m，工作面回采煤层为石炭系3#煤层，煤层平均厚度为6.7 m，采用综合机械化放顶煤回采工艺。

为了提高工作面煤柱回采率，高河煤矿决定对E1315工作面及E1316工作面实行无煤柱回采，E1315工作面在回采期间进行沿空留巷，沿空留巷巷道断面规格为宽×高=5.2×4.0 m，顶板预留顶煤厚度为2.7m。巷道顶板采用锚杆、锚索、W型钢带以及架设钢棚等联合支护，位于煤柱侧巷帮采用锚杆、金属网联合支护，位于采空区侧在切顶线附近架设一排走向单体支柱，并在单体柱与采空区之间依次铺设双层金属网、风带，进行挡矸及防止采空区瓦斯涌出。

E1315工作面在回采期间通过安装在沿空留巷顶板的压力监测系统数据显示，在架后0～150 m范围内E1315沿空留巷顶板受压最大，在0～90 m范围内压力呈逐渐上升趋势，90～150 m呈下降趋势，在架后150 m外顶板压力趋于稳定。工作面在前期回采阶段，E1315沿空留巷在架后0～150 m范围内顶板出现局部破碎、冒顶现象，由于巷道两侧支撑力不均衡，造成采空区侧顶板压力加大，顶板下沉严重，两帮处顶板形成落差为0.4 m的跨距，在切顶线附近支设的走向单体柱无法满足顶板支护作用，支柱出现泄压现象，同时单体柱对采空区挡矸效果差，瓦斯涌出量大，在架后90～95 m处巷道内瓦斯含量达1.8%，而且切顶线上方三角煤柱出现局部垮落，严重威胁着工作面安全回采。

2 柔模浇筑技术在沿空留巷中应用

山西高河能源有限公司通过技术研究，决定在E1315沿空留巷采空区侧采用柔模浇筑技术代替传统的单体支护。

2.1 柔模浇筑技术原理

柔模技术就是工作面无煤柱回采后，在工作面端头（尾）支护效应消失前，在支架或单体支柱掩护下，将可调凝调强自密实混凝土注入一次性柔性模板内，在采空区与沿空留巷之间砌筑一道密闭的柔模混凝土连续墙，人工构筑巷道缺失支护体，与原有巷道内的支护形成一个整体，共同承担回采动压及其他的巷道压力，维护巷道稳定，并隔绝瓦斯等有害气体，防止采空区自然发火，以便该巷用于相邻工作面回采。

2.2 柔模浇筑技术在实际中应用

（1）为了保证E1315沿空留巷采空区侧人工柔模墙体施工安全，首先在沿空留巷施工单体液压支柱及架设门式钢棚进行临时支护，具体施工方案如下：① 单体支柱支设在距切顶线1.2 m处，单体柱沿巷道走向布置，共支设一排，柱间距为0.5 m。② 门式钢棚主要由三根单体支柱和一根顶梁组成，门式钢棚宽度为3.8 m，钢棚垂直巷道布置，钢棚间距为1.0 m，如图1所示。

图1 高河煤矿E1315沿空留巷柔模浇筑支护断面示意图

（2）E1315沿空留巷内临时支护施工完后，工作面在回采过程中为了防止柔模浇筑时浇筑空间顶煤及采空区矸石进入沿空留巷内，需对靠近沿空留巷侧2组液压支架后方顶煤进行预留并控制维护，高河煤矿采用施工锚索及双层金属网等联合方法进行架后顶板维护。

（3）工作面架后6.0 m范围内顶煤控制维护后，沿留空巷采空区侧支设两排木柱，木柱支设间距为0.5 m，木柱长度为4.0 m，直径为300 mm。第一排木柱支设在距切顶线0.2 m处，第二排支设在距切顶线1.4 m处，两排支柱间距为1.2 m。

（4）两排木柱支设长度达到6.0 m时，停止支设木柱并在木柱内安装柔性模板，每节柔性模板长度为3.0 m，拉伸高度为1.5 m，模板主要由加筋绳、厚度控制拉筋、锚栓预留孔、灌注口和翼缘等部分组成。

（5）第一节柔性模板支设完成后，采用专用浇筑泵向模板内注射混凝土，混凝土主要由水泥、砂子、石子以及外加剂适合配比混合而成，混凝土强度为C30。

（6）当第一节柔性模板完全浇筑饱和后，在其上方安装第二节模板并浇筑，依次类推直至与巷道顶板浇筑岩石。

（7）在浇筑期间为了防止柔模浇筑时发生横向变形，以及提高浇筑墙体承受动载的能力，在每节柔性模板内安装两组锚杆，锚杆间距为1.5 m，锚杆长度为1.5 m，直径为22 mm，锚杆横穿模板并采用托板预紧，如图2所示。

图2 沿空留巷柔性模板支护三维结构混凝土示意图

3 应用效果分析

（1）支护成本费用低。E1315工作面回采至170 m处沿空留巷开始采用柔模浇筑技术进行人工构筑墙体，E1315沿空留巷施工50 m人工墙体后通过成本费用计算发现，50 m人工墙体共需混凝土300 m3，支设木柱200根，柔性模板16节，补打锚杆32套，共计需成本费用4.5万元，而采用传统支护（如施工单体支柱、恒阻锚索、架设钢棚、挂网等），需成本费用达37.2万元，由此可见采用柔模浇筑技术进行巷道支护，可大大节约成本费用。

（2）支护效果好。E1315沿空留巷采用柔模浇筑技术施工人工墙体50 m后，对巷道围岩变形情况及巷道内有害气体检测发现，人工构筑墙体保证了巷道两帮支撑力均衡，避免了因巷道两帮受力不均，造成巷道两帮顶板出现落差较大的跨距现象，减少了切顶线上方三角煤柱垮落现象；同时施工人工构筑墙体后，巷道内瓦斯等有害气体浓度控制在0.4%以下，有效阻止了采空区有害气体向巷道内涌出，且挡矸效果好，提高了巷道成型率。