沿空留巷技术在矿井综采中的应用研究

杨勇

关键词：沿空留巷;矿井;综采

0 引言

在社会经济快速发展的背景下，可利用资源的总量也在不断降低，煤炭作为重要的能源之一，目前已经广泛应用于各个行业领域。除了部分矿井所处位置距离地表较浅以外，绝大多数的矿井都位于地下深处，具有一定的开采难度。通过将沿空留巷技术应用到矿井开采过程中，不仅可以实现最大效率的矿井开采，而且对于提升矿井开采效果也有着积极地意义。

1 留巷技术概况

自从1960年以来，中国包括当时世界其他主要采煤大国为了增加矿井的综合经济收益，都采取了少挖坑道和增加生产的连续性等一系列办法，采用往复式“Z”形来开采地下矿井，留出前进式和后退式两种工作面沿空留巷，实现真正意义上的无煤柱开采，大大增加了人们对天然矿井资源的利用率。这种沿空留巷技术在全世界范围内开始推广，其中做的最好的国家是前苏联、德国、波兰和英国等一些西方国家，他们这些国家在能源开采方面的重视程度非常之高，非常能够钻研怎样才能更好的利用这种一次性的矿井资源，珍惜大自然的馈赠。加上他们这些国家实力雄厚，又是老牌的工业强国，科技水平较之中国要高出不少，因而在煤炭开采的前沿技术上遥遥领先于全世界。

2 沿空留巷技术的现状及存在的问题

2.1 支护方式不稳定

支护方式不稳定也是常见的问题之一。以沿留空巷技术为基础，采用巷帮填充支护方式进行顶板结构的支护操作，该方式具备很强的灵活性，在很多矿井企业都有着非常不错的应用。但是在实际应用过程中，由于矿井开采环境的变化过程相对复杂，因此在利用该技术进行支护时，所需要承受的压强值一直处于动态变化的过程，整个矿井顶板材料的承压能力较大，在长期受压的情况下，很容易出现顶板结构失稳的情况。部分企业所使用的填充材料综合强度较差，这也增加了安全事故的发生几率。

2.2 支架过于密集

因为矿井企业用的是无煤柱的开采方法，应用了沿空留巷的前沿技术，但是这项技术的正确应用与支护的牢固可靠是分不开的。他们架设了大量的支架来进行坑道的搭建。但是他们的支架材料，或者说是大部分矿井企业的支架运用的支架材料的选择基本上都不是非常正确。因为这种方式进行留巷作业需要的支护材料品种非常的多，而且给工人们带来了巨大的劳动量，但是支护效果却非常差劲，采空区的隔离也未能达到理想中的隔离效果。

2.3 支护效果不太理想

结合以往的应用经验，目前在矿井开采过程中，经常使用的支护方式便是砌墙法，该方法具备操作成本低，施工简单的应用优势，可以作为临时支护来提高煤层结构的稳定性。不过从支护效果来看，该手段无法让顶板与隔离墙紧密贴合在一起，空隙的形成也使得后续顶板形变的情况得不到根本改善，从而增加了安全事故的发生几率。而煤矸石堆法则是另一种支护方式，与砌墙法类似，该方法所形成的隔离墙稳定性相对较差，并且需要消耗较多的人力成本，不利于矿井企业经济的稳定发展。

2.4 实际应用研究问题

在二次回采时，沿空留下的巷道会表现出一些与一般巷道不同的特点。这是由于这种巷道一帮为实体煤壁，另一帮则是人造帮，人造帮属大变形围岩，容易变形。另外，沿空留巷中巷道的矿压显现比普通巷道要剧烈得多，这是因为它既要受到掘进时的采动影响，又要受到两次采动的影响，比普通巷道多受一次采动影响。到目前为止，对沿空留巷围岩控制机理研究不够深入，对沿空留巷所处的应力环境及其矿压显现规律掌握不够，构建的沿空留巷受力模型还不完善，还没有一套行之有效的沿空留巷支护参数设计方法，不能很好地指导沿空留巷工程实践。

3 加强沿空留巷技术应用的措施

3.1 优化大巷道的支护方式

首先，引进提前支护技术。在具体的应用过程中，需要结合矿井地质结构的实际情况来选择相应的支护结构，一般情况下，选择综合强度较大的螺纹锚杆和梯形钢结构即可满足提前支护的要求。同时在岩壁内植入应力钢筋，将其与支护结构进行焊接，提高结构的整体性。其次，加强顶板支护。在矿井开采过程中，顶板结构变形不仅会压缩巷道的预留空间，而且还会加宽煤层结构裂隙，提高安全事故的发生几率。在实际应用过程中，需要结合不同的应用情况选择恰当的顶板支护技术。在具体的操作过程中：进行混凝土结构浇筑之前，需要提前预留出足够的应用空间，借助混凝土石墙结构来提升顶板支护结构的综合强度，而墙体结构的浇筑厚度需要控制在1.5m左右;在混凝土浇筑过程中，可以借助的梯形钢结构进行支护，并能在混凝土结构中设置锚索和锚网结构，从而起到强化支护效果的作用。

3.2 加强沿空留巷的安全管理

在矿井开采过程中，任何时刻都需要关注安全问题。分析大量统计数据可以发现，造成沿空巷道不安全的因素主要是巷道支护强度和瓦斯问题。沿空留巷的关键在于采用一些有效的支护技术来靠近采空区边缘的巷道，如果不能使巷道处于稳定状态，则在开采时存在很大的安全隐患。在进行沿空留巷时，还需要考虑工作面开采支承压力重新分布对巷道的影响。通常情况下，在回采期间，沿空留巷的巷道所承受的压力更大，承受的最大压力是正常情况下的2倍。根据矿井内所开采施工的特点和矿体结构的变形破坏机理，保持矿井内矿体结构稳定性的关键技术是：合理的支护设计，坚固矿井的合理支护、顶板的合理支护，对边角进行加固。此外，还需要关注巷道支护的时效性。由于沿空巷道受到动压的影响，很难保证巷道长时间支护的稳定性，可能会很难满足下个工作面的回采需求。沿空留巷需要关注的另一个问题就是采空区的瓦斯涌出问题。由于巷道靠近采空区一侧，如果密封不严，巷道通风时，大量的采空区瓦斯会涌出，严重威胁矿井的生产安全。与此同时，沿空留巷还使得通风系统漏风增加，导致巷道通风困难，这也会影响生产安全。因此，在支护完成后，需要定期对巷道靠近采空区一侧进行检查，防止出现大量瓦斯逸出的现象。

3.3 优化巷道预警系统

通过优化巷道预警系统，能够提高整个开采过程的安全性，降低安全事故的负面影响。在矿井开采过程中，常见的危险因素便是瓦斯浓度和顶板结构塌落。对此在构建预警系统时，可以借助云计算技术确定不同深度瓦斯浓度的预警值，在巷道内安装相应的感应装置，对于巷道内瓦斯浓度情况进行实时监督。顶板变形情况与该情况类似，也可以通过在合适位置安装传感装置来实时监督巷道内的基本情况。一旦某一项指标达到了预警线，便会在井底启动预警装置，及时组织人员进行疏散，从而提高整个开采过程的安全性。

4 结束语

沿空留巷技术作为一种提升矿井收益的巷道留设技术，是实现煤炭资源充分开采利用的有效手段，矿井管理者必须高度重视相关技术的应用，在生产中积极组织专业力量，结合生产实际，开展针对性探究，总结不同条件下的沿空留巷工艺，实现沿空留巷的广泛应用，从而为煤炭产业更好的发展提供推动力。

参考文献：

[1]管洲.沿空留巷技术在煤矿综采中的应用研究[J].矿业装备，2019（06）：92-93.

[2]李森雁.综放工作面柔模沿空留巷围岩控制技术[J].江西煤炭科技，2019（03）：92-94+98.