宏阳煤矿薄煤层沿空留巷实践应用

王冰冰 李庆亮

（山东宏阳矿业有限公司，山东 济宁 272000）

为了减少巷道掘进工程量，降低开采成本，缓解薄煤层矿井开采采掘接续紧张局面[1-4]，宏阳煤矿在12煤层采用工作面顺槽沿空留巷布置，进行沿空留巷方案设计，确保沿空留巷的支护方式能够满足巷道围岩支护的需要，保证巷道断面维护效果满足后期采面生产的使用需求。

1 工程概况

12102工作面开采煤层为上石炭统太原组12下层煤，煤厚1.48m，12102运输顺槽采用沿空留巷的方式，12102工作面回采结束后该巷道作为12103工作面进风巷道。12102运输顺槽设计断面为矩形断面，净宽3800mm，净高2300mm，沿12煤煤层底板布置。煤层的伪顶为0.6m的泥岩，直接顶为2.7m的粉砂岩，基本顶为1.96m的灰岩，直接底为1.9m的泥岩。

2 沿空留巷方案

12102运输顺槽采取超前采面打设锚索梁、顶板超前预裂爆破、支架切顶线后沿空留巷段采用7#“π”型钢作为顶梁配合单体液压支柱的架棚方式进行巷道支护。

2.1 锚索梁支护

12102运输顺槽自12102工作面切眼交叉口处向外增设锚索梁支护，锚索梁布置于原巷道掘进支护相邻两排锚索之间。锚索规格型号为SKP18-1/1860，锚索长度6.0m，锚索梁使用20b型槽钢，单根长度2.0m，锚索布置间距为1800mm。锚索梁支护断面图如图1所示。槽钢布置于原巷道顶板支护锚索之间，并兼顾原顶板，支护锚杆不影响槽钢的布置，每根锚索使用1支MSCK2535和3支MSK2550树脂锚固剂进行锚固。锚索梁支护超前回采煤壁不小于20m。

2.2 顶板沿空预裂爆破

为减小沿空留巷区域的破坏程度，决定对12102运输顺槽沿采空区侧顶板进行预裂爆破，顶板沿空预裂爆破断面图如图2所示。

（1）设计预裂爆破孔超前采面至少20m且沿回采煤壁侧呈直线布置，钻孔开孔位置距回采煤壁间距不大于0.2m，钻孔向回采煤壁侧倾斜，与煤岩层位垂线夹角为10～15°，钻孔设计深度4m。

（2）鉴于12102工作面与12103工作面的切眼位置关系，为保证顺槽端头区域的巷道维护效果，12102切眼处钻孔设计深度应满足钻孔末端进入七灰深度1m。

（3）钻孔采用井下支护锚杆钻机施工，钻孔直径Φ32～40mm，相邻钻孔间距1.0m，误差±200mm。

（4）炮眼封孔：采用水泥药卷封孔，封孔长度不小于1m并封严封实。

（5）装药结构及联线方式：正向装药，孔间串联，同号段雷管起爆。顺槽与切眼交叉处钻孔内4卷炸药，其他区域钻孔内2卷炸药，炮孔内每两卷炸药一组含一个起爆药卷。装药过程，根据钻孔内填药难易情况，确定是否使用PVC管。脚线自钻孔内延伸出后，与母线直接连接。

（6）雷管及起爆方式：选择一、三、五段雷管中同段毫秒延期电雷管，采用MFB-200型发爆器起爆，一次起爆不超过20个孔。

（7）爆破结束后安排专人观测爆破区域前后10m范围内顶板情况，确认安全后，方准进入作业。

图1 锚索梁支护断面示意图

2.3 沿空留巷段支护

（1）随着工作面推进，支架后形成采空区，顺槽沿空留巷段及时进行支护。支护断面图如图3所示。沿空留巷段支护采用7#“π”型钢作为顶梁配合单体液压支柱支护。顶梁长3.4m，垂直于巷道横向均匀布置，梁距1.0m。顶梁下支设三棵单体液压支柱，支柱垂直于巷道顶板布置，支柱间距1.5m。

图2 顶板沿空预裂爆破孔施工断面图

为增强采空区侧巷道的护帮效果，避免采空区矸石涌入造成贴帮柱倾斜或倾倒，靠采空区侧单体支柱增设一棵戗柱，戗柱柱头与原支柱紧邻，竖直方向倾斜角度10°～15°，以防止原支柱倾斜或歪倒。前后两排顶梁中间增设一棵戴帽点柱，柱帽为7#“π”型钢，垂直于巷道横向布置，长度为1.0m。点柱柱头与戗柱柱头平齐，柱帽一端与顶梁靠采空区侧梁端平齐。采空区侧戗柱及增设的戴帽点柱待采面上覆岩层稳定且滞后采面80m后开始由里向外，按照采面后延伸一排，沿空留巷段回撤一排的方式进行逐根回撤。上述“π”型钢顶端与巷道顶板用木板接实，单体支柱型号均为DW28-300/100X。支设单体支柱区域，底板必须清尽浮煤浮矸，直至八灰顶板，支柱穿鞋或破八灰挖设柱窝。

图3 支护断面示意图

（2）工作面机头处支架顶板随采随铺菱形网，铺网必须和顺槽内原顶板支护钢筋网联在一起且搭接长度500mm，护网间每隔200mm用10#铁丝双股将相邻的网绑扎牢固。铺网横向长度3m，保证移架后网底端能达到顺槽底板。

3 支护强度验算

采空区岩石垮落后，随矿压显现及上覆岩层变化影响，逐渐被压实，形成一个静压支撑区，成为巷道顶板岩层的一个支撑点。12103工作面内未采动区域，整体结构稳定完好，成为巷道顶板岩层的另一个稳定支撑点。

沿空留巷巷道顶板承受的压力，若去除采空区侧垮落矸石及12103煤体对巷道顶板的分担作用，每米沿空留巷支护体系承担的顶板压力可视为巷道断面区域内上覆岩层垮落部分的岩重。

沿空留巷支护体系中忽略原巷道锚网索支护强度，单纯计算单体支柱支护强度，每米沿空留巷支护5根DW28-300/100X单体液压支柱，若5根单体支柱分担上覆岩层来压受力至少为199.2kN，单体液压支柱额定工作阻力为300kN。

4 应用效果

（1）经济效益

按照增收煤炭8085t、吨煤利润300元/t计算，可获得经济效益242.55万元。

按照少掘巷道效益，少投入掘进费用153.6万元。

留巷投入的成本：12102运输顺槽沿空留巷加强支护、切顶等增加的费用为76.8万元。

12102运输顺槽沿空留巷合计获得的经济效益为319.35万元。

（2）矿压监测

根据图4现场沿空留巷实际效果看，沿空留巷段顶板完整，顶板下沉量基本都在200mm以下，平均值92mm。巷道变形主要来自于底鼓，由于掘进回采后有了变形空间，加之底板泥岩受水浸后易膨胀，局部底鼓达310mm，但留巷整体效果较好，支护体系能满足巷道围岩维护需要。

图4 沿空留巷围岩变形监测

5 结语

宏阳煤矿采用沿空留巷技术，结合井下实际条件，将钢棚“一梁三柱”调整为“一梁三柱一戗”，增加了单棚整体支撑强度的同时，重点加强了采空区侧顶梁的稳定性。针对采空区侧矿压显现的明显性，在前后两棚之间采空区侧，增加一棵戴帽单体支柱，有效增加了采空区侧的支护强度及采空区侧的巷道成型维护，沿空留巷实际效果较好。