巷旁充填式沿空留巷在薄煤层机械化工作面中的应用

刘承文

摘要：沿空留巷技术是煤矿开采技术的一项重大改革，其能够更好地实现无煤柱户巷。这项技术具有很多优势，主要表现在以下方面：开发煤炭资源，提高煤炭资源的采出率，延长矿井的服务年限，减少巷道掘进量、缓解采掘接替矛盾、取消孤岛工作面及缩短搬家时间、防止发火等。基于此，文章阐述了沿空留巷支护技术的概念，分析了沿空留巷支护技术的优势，针对沿空留巷支护技术存在的问题，总结了相应的措施。

关键词：巷旁充填式；薄煤层；机械化工作面

1、前言

我国煤矿企业目前积极倡导和推广应用无煤柱沿空留巷开采技术，在煤矿企业实施过程中，有的成功，有的失败，究其原因，大部分则为没有掌握无煤柱沿空留巷开采技术的适用条件，就盲目组织施工，对沿空留巷前所施工的巷道没有做充分的准备，对沿空留巷前巷道顶底板岩性、地质构造、周期来压等没有充分的考虑，加之沿空留巷支护强度承载能力不足导致变形、断裂，无法修复，采空区漏风造成瓦斯等有害气体涌出或采空区煤炭自燃而引起火灾。这些因素是沿空留巷失败的主要原因。

2 技术产生背景

我国薄煤层的储量约占总储量的20%，但其开采利用率很低，仅占全国总产量的10.4%；近年来，我国大部分煤矿随着开采年限的增加，每年以10-20m的速度在向下延伸，下延速度快，開采难度增加；深部岩石力学行为特殊，赋存的环境差，治理难度大，工程量繁多，瓦斯的涌出量大，突出威胁急剧增大。如何才能在确保安全的情况下提高煤炭的利用率，减少煤炭损失、增加煤矿的效益；如何才能将危害人身安全的瓦斯得以利用；薄煤层沿空留巷Y型通风无煤柱煤与瓦斯共采技术就能很好的解决这一问题。采用Y型通风方式不仅解决了U型通风工作面上隅角瓦斯积聚超限的难题，也降低了工作面回风流中的瓦斯浓度，进而将少瓦斯事故的发生。

3 薄煤层群无煤柱沿空留巷开采技术的应用及其发展方向

薄煤层群无煤柱开采，首采关键卸压层，沿首采面采空区边缘快速机械化构筑高强支撑墙体将回采巷道保留下来。采用无煤柱连续开采，实现被保护层全面卸压，经济、社会、环境效益显著。

3.1对缓（倾）斜、中斜煤层长壁式开采，关键是不断改进采煤工艺，根本的出路在于推行机械化。要多层次地、因地制宜地应用和发展先进的、适用的机械化采煤技术。

发展综合机械化采煤工艺是我国赶超世界先进水平的主要方面，目前，我国已奠定了坚实的基础。今后要巩固现有综采的成果，扩大应用工作面全自动化控制技术，努力提高操作技术和管理水平，提高设备可靠性、设备利用率及工时利用率，提高工作面单产水平和经济效益。同时，要研制困难条件下，如三硬、三软、大倾角、大采高等条件下的综采技术和装备，扩大综采的应用范围。

采用采煤机落煤、装煤，单体液压支柱支护为主要特征的普采工艺在当前仍不失为一种较先进的技术。它具有投资较少、单产和效率较高、生产较安全等优点，对我国煤矿有广泛的适应性，仍应继续推广和发展。

炮采工艺机械化水平低，人工劳动量大，但装备少，投资少，灵活，对地质条件适应性强。在回收边角煤柱，不规则工作面回采，难采煤层开采或地质构造复杂区域内开采时仍具有优势，仍是我国地方小煤矿主要的采煤工艺方式。

3.2走向长壁采煤法技术简单，应用成熟，具有广泛的适应性，是我国开采缓（倾）斜、中斜煤层应用最广的方法。要结合矿井煤层开采条件和采煤工艺的发展，改进巷道布置，优化采区系统和参数，为集中、稳产、高效、安全生产创造良好条件。

倾斜长壁采煤法生产系统简单，工程量少，在倾角12度以下的煤层中应用，能取得良好的技术经济效果，应大力推广。

3.3近水平、缓（倾）斜、中斜厚煤层在我国煤矿生产中占有相当大的比重，合理地开采这类煤层可以采用不同的技术途径。

倾斜分层下行垮落采煤法是比较成熟的采煤方法，已在不同矿井的各分层成功地实现了机械化、综合机械化采煤，今后仍将较广泛采用，并应进一步推广和改进机械化采煤工艺，研究分层采高的控制、假顶材料的选择，减少岩石巷道的掘进量，改进巷道布置。

我国已有多个矿井成功地采用了大采高综采一次采全厚采煤法开采层厚3.5～5m的煤层，这种方法可以简化巷道布置，减少巷道掘进和维护，节约假顶材料。在煤层倾角不大、煤层和顶底板岩性适宜的矿井，可以重点应用和推广，并要继续改进设备，完善工艺。

厚煤层放顶煤采煤法发展较快，是开采技术的新突破，在工作面采高不加大的情况下，可大大增加一次开采厚度。一般用于开采5m以上的厚煤层，有些矿区开采3.8m以上的厚煤层。该采煤方法可以简化巷道布置，降低巷道掘进率，提高采煤工效，降低吨煤生产费用。要进一步研究提高煤炭采出率的途径及防止自燃和瓦斯积聚等措施，保证工作面正常、安全生产。

4 采区巷道布置方式

4.1 支护方式

顶板采用7根Φ22mm×L2200mm无纵肋螺纹钢式树脂锚杆配"W"钢带（5800×280×3mm）及塑钢网支护，7孔，间排距900×1000mm。以巷道中心线为基准左右各1m处双排布置锚索，锚索间排距2000×3000mm。锚索规格为Φ17.8×L6200mm（鸟巢式）。眼孔为Φ32mm；锚索滞后迎头不大于6m。锚索外露长度为150～200mm，外露端采用300×300×12mm钢制方锚盘贴紧围岩支护。两帮各采用3根Φ22mm×L2200mm无纵肋螺纹钢式树脂锚杆，配两页"W"钢带（2200×280×3mm）、（1400×280×3mm）搭接支护，其中2.2m钢带与顶板肩窝锚杆搭接，1.4m钢带搭接至底板锚杆，间排距1000×1000mm，网采用塑钢网，加长锚，锚固长度不低于700mm。在沿空帮顺巷道走向按间距2000mm打设4m长锚索加桁架梁加强支护，桁架梁采用9#工字钢制作，长2.4m，孔距2m。

4.2 质量要求

锚杆的锚固方式顶板及两帮都实行加长锚，锚固长度≥700mm，预紧力不小于400N·m，岩石中的锚固力为130kN，煤层中的锚固力70kN。锚杆锚固力检测时，达到设计值的90%为合格。锚杆的安设要垂直于巷壁，与巷壁夹角不小于75°，W钢带要紧贴岩面不松动，接触面积≥80%，锚杆外露长度为3050mm，使前探梁的锚杆外露40～80mm，锚杆直径与孔径、锚固剂直径要匹配，锚杆直径与孔径之差应保持在6～12mm范围之内，孔径与锚固剂直径之差应保持在3～5mm范围之内。两帮锚杆配用W钢带（2200×280×3mm）、（1400×280×3mm），钢带要垂直于巷道走向，锚杆要成行成列布置，网采用塑钢网，联网采用打包带每格必穿；网与网之间搭接一个格。

5、结束语

沿空留巷技术是煤矿开采技术的应用，可以降低吨煤成本，提高回采率，薄煤层群无煤柱开采技术的应用是我国现代煤矿今后发展的一个重要组成部分。

参考文献

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（作者单位：江苏省徐州市丰县首羡镇徐州李堂矿业有限公司）