浅论薄煤层运用沿空留巷俯斜综采技术工艺

王辉

本文分析介紹了薄煤层俯采巷道与通风方式的布置、开采方式和综采技术工艺的选择、沿空留巷俯采技术的难点与处理，以及矿压的观测与分析等。

薄煤层;沿空留巷;俯斜开采;技术工艺

引言：

煤矿开采随着深度的不断增加，资源日趋紧张，开采难度再加大。开采薄煤层，安全、高效、快速的先决条件就是：赋存情况、开采技术、装备和工艺技术等。在特殊环境条件下开采，技术应用水平要求更高。薄煤层高产高效开采现已成为急需解决的问题，只有采取合理的开采方式，才能有效提高开采的经济效益。运用切顶泄压沿空留巷成巷技术和系统的薄煤层俯采，这是值得研究的课题。薄煤层开采单产低，掘进量高，回收效率低，倒面次数多。通过合理地布置巷道和运用先进的采煤装备，也能获得较好的开采效果。

1 巷道与通风方式的布置

1）运用沿空留巷布置方式。像对拉式的布置巷道（沿走向布置正、副巷道），可以分别设为一、二条，还要沿倾斜方向来布置切巷两条。一般选用矩形的断面，且沿顶板掘进，还要用锚杆加以支护。这能相对增加工作面储量、降低掘进巷道量、减少煤柱的占有损失，并增加资源回收率;同时两面能合一面生产集中，少增加人员还能提高采面单产水平;还能缓解回采衔接的紧张局面。

2）运用沿空留巷的施工技术工艺。①技术工艺层面：即采取超前掘进小断面巷道和留假巷的方式开采。对超前掘进小断面巷道，就是把靠进新布置采面侧的材料巷，每隔30m～50m超前掘一贯通眼，预留小煤柱。可平行作业，又无影响。采到贯通眼后，要与小断面巷道相通，用黄泥袋封堵，防止采动压力对留巷影响;留假巷开采要在新布置采面的一侧，使用单体支柱支设一个假巷，以便通风、行人和辅助运输。此巷与材料巷勾通。②沿空留巷的施工技术机理：即在煤壁前头超前预裂爆破，在头尾初采空区的一边打单体支柱、工字钢梁和铺网等，以便加强巷帮支护。施工程序：按设计支护参数施工锚索（恒阻大变形类型），以便加固巷道，还要添加槽钢来作横撑;按设计参数施工双向聚能拉伸爆破孔（超前采面）;按采煤方向依次预裂爆破，以便形成切顶缷压预裂的切缝线;按设计程序推进回采（采用切顶支架和一梁三柱的工字钢棚管理顶板，采空区用单体支柱并配合工字钢梁挡矸）;正常推进后，对巷道单体进行回撤。③沿空留巷施工技术工艺。后退式倾斜长壁法和全部垮落方式管理顶板，这是常采用的。顺槽和切眼都采用锚网索联合支护。支护形式：采用一梁三柱走向棚，并配合4台切顶支架作联合支护;切顶线处采用单体，并配合工字钢梁支护，都要在留巷后20m进行。除外，对三机设备配套要科学合理。④巷道的支护方式：超前支护两顺槽，用单体液压支柱及加铁柱帽方法加强，柱距选为为1m。对沿空留巷式的，运用单体工字钢梁和充填墙体共同完成。在200m以上时，要每间隔2m安装l组对棚，后期回撤棚梁，以作补强支护，但补打应在前端。

3）通风系统布置方式。一进两回作主通风方式布置，实际就是将对拉面的中间巷道作集中运输巷进风巷，将两条材料巷作回风巷，使用局部通风机作通风。

2 开采方式及选择综采工艺

1）采煤方法。把单一走向长壁式的沿空留巷布置，作为基本的采煤方法，运用综采机组进行采煤，运用全部垮落法管理顶板。

2）选择采煤机。选用双滚筒式采煤机进行割煤，配套刮板运输机、液压支架进行运煤和支护。工艺与中厚煤层开采大体相同，即采煤机在两端头15m进刀，到30m达满刀，割煤进入正常。完后拉架和推溜，并装运煤，直至完成整个循环。保障措施：降低机身高度，长度缩短，保证开采速度，提高装煤效率;运输机溜槽高度适当降低;尽量减小液压支架顶梁厚度，以扩大通风断面。

3 俯采技术问题及其处理

1）沿空留巷中俯采技术出现的问题。①采空区涌水问题。采面涌水易造成煤壁边积水，拉水浆煤会影响运煤量及煤质。对运输阻力也加大了，常会断链。②使得底板遇水变软了。该法易造成采空区涌水，煤长时间的水泡像泥，导致支架柱脚下陷，支架因接顶不实而失去支护作用，且不便推移运输机，支架的稳定也不可靠。③煤机截深易过大。这种俯采面的特殊布置方式，采煤机在割煤时也易前倾。因截深过大又加大了工作阻力，引发煤机截割和牵引电机常超负荷，从而易坏。④运输机易上漂和扎底。因割煤时的采高难以控制，这就容易出现上漂与扎底的现象。⑤表现的采面超前压力特别明显了。

2）俯采中出现问题的解决方法。①采面采空区侧涌水的解决。快速回采，让水滞留在采空区;加大设备检修力度，刮板运输机不能拉回头煤、链条磨损;对涌水量配备风泵排水，确保正常生产。②采面底板遇水变软的解决。这可采用垫柱脚的方法进行（半圆木等），并运用支架以抬升底油缸，再将支架柱脚抬起。随后要把半圆木放在柱脚和推拉杆之下，还要升起立柱并接实顶板。③煤机截深过大的解决。严格控制好移架与推溜步距，按设备的运行情况配合设计截深量，控制好移架与推溜的行程量，以解决截深过大等问题。④对运输机上漂和扎底的处理。严格控制采高（适当调整余地）。滚筒尽量下落（割煤沿底板向下-0.5°～-1°为宜或运输机溜槽铲煤板向下50～80mm）。煤机要跟底板走。在运输机栽头比较严重时，要抬底油缸，压住推拉杆来推溜。⑤大块防堵的解决。一要加快速度，保障进度，尽快通过压力集中区;二要带压移架，防止煤壁片帮。通过超前预裂爆破，控制好质量，让顶板压力提前释放，有利于留巷后的顶板和两帮管理;机尾采用斜切进刀形式，使煤机向下进实刀再割煤，并返空刀向上运行。

4 矿压观测与分析

1）采面巷道的基本状况。采面巷道易受二次采动影响，导致围岩破坏，煤壁两帮顶板承载力下降。该类上覆岩层结构，由于采场是沿采面方向推进，巷道又垂直于采面;上覆岩层结构的运动只在采面前一定范围内;巷道位置的煤体在上区段开采时，上覆岩层运动已影响到了，直到服务期间。稳定性和运动影响，导致巷道控制難度加大。假巷位置的上覆岩层处，由于在上区段回采时关键层已断裂成弧三角形，但它与采场是有区别的;假巷受采面一次动压影响，短期内不稳定。直接顶上方老顶受影响最大。通过对关键结构的形成机理和运动方式的特点分析，可研究出老顶断裂、运动和稳定性对假巷影响，方便论证开采的可行性。

2）分析假巷上覆岩体的结构性。假巷都以窄煤柱护巷，老顶结构和稳定性都会通过直接顶影响巷道的稳定性。老顶岩层的上覆岩体结构，稳定性也与上区段开采、掘巷和开采时载荷稳定情况变化有关。

3）及时分析现场观测结果。大多假巷在超前采面35m就有影响了，前20m左右变形明显，超前10m左右会剧烈变形。上覆岩体结构中的关键块体间相互作用，对巷道变形影响有关，与实际也基本相符。假巷状态下开采，围岩剧烈变形期就是这一关键块体长度;超前影响距离会因关键块体间的作用不同有所差异。假巷开采时的上覆岩体结构不会发生失稳垮落，最多下沉变形。通过加强锚杆支护，可保证围岩的稳定性。

结语：

总之，薄煤层运用俯采开采技术工艺，优缺点明显。只要熟练掌握开采技术工艺，及时、有效解决其中难题，回采就能顺利。俯采中推广沿空留巷技术工艺有助于提高回采率;搞好支护和设备配套，能为安全高效回采提供保障。它相对于一般综采，沿空留巷采煤技术能降低巷道掘进量和成本，能去除留设煤柱，回收率得大幅提高。

参考文献

[1]王燕伟.薄煤层开采技术分析[J].中国高新技术企业，20l2（21）：l52-154.

[2]赵杰，等.煤矿薄煤层托夹矸的高效开采技术的应用[J].中国高新技术企业，2013（3）：ll6-ll8.

[3]林琏石，等.复杂地质条件下薄煤层综采技术应用[J].江西煤炭科技，2014，4：106-108.

[4]王国元，等.薄煤层沿空留巷俯斜综采技术与实践[J].工程技术，2015，34：227-228.