简易切顶卸压沿空留巷技术应用

＊田成立

（山西辰诚建设工程有限公司 山西 045000）

1.引言

为了彻底取消工作面尾巷布置，解决工作面上隅角瓦斯集聚，减少布置工作面巷道掘进量和工作面保护煤柱损失，降低成本，提高煤炭资源回收，需要采用无煤柱开采技术。从2017年年初开始调研，并最终确定以山西古县老母坡煤矿工作面切顶卸压沿空留巷技术为参照，制定了我矿2104工作面回风顺槽及3106工作面回风顺槽简易切顶卸压沿空留巷技术实施方案，截止2018年11月方案成功实施。为今后全面推广应用此技术积累了经验，对改善通风系统，安全生产有着重大意义。

为了验证此项技术的可行性，分别在2#煤2104工作面、3#煤3106工作面进行了沿空留巷，其中2104工作面从2017年10月开始至2018年11月结束，3106工作面从2017年12月开始到2018年8月结束，两工作面沿空留巷工艺一样，其中2#煤顶板相对较为稳定，3#煤顶板较为破碎，从留巷效果来看，3106工作面效果较好。

2.切顶卸压沿空留巷支护方案

沿空留巷段，回采前期按变形剧烈区管理顶板，回采推进200m以外，根据矿压变化，按变形稳定区管理顶板，具体支护方式如下。

(1)变形剧烈区留巷顶板支护

工作面机尾移架后，人员站在安全支护下，将采空侧超前支护替换为单体柱配十字铰接顶梁支护，留巷内共布置三排支护，采用单体柱配1.2m铰接顶梁和十字铰接顶梁联合支护，1.2m铰接顶梁与十字铰接顶梁相互铰接，第一排距煤柱帮侧1.0m，第二排距第一排1.6m，1.2m铰接顶梁为“一梁一柱”支护，排距0.6m，单体柱穿铁鞋；第三排距第二排0.8m，采用单体柱配合十字铰接顶梁（长600mm）支护顶板，十字铰接顶梁铰接工字钢护腿支护采空侧巷帮，一梁一柱，柱距0.6m，十字铰接梁下方单体柱穿复合铁鞋。支设至支架后方，滞后支架不超过0.8m处，如图1所示。

图1 变形剧烈区支护

(2)变形稳定区支护

撤去巷内中间一排单体柱，剩余两排单体柱+一根工字钢护腿支护，如图2所示。

图2 变形稳定区支护

(3)采空侧护帮及支架的位置

采用1.0m×3.0m的金属菱形网片+风筒布+工字钢护腿护帮。金属菱形网片孔径为50mm×50mm，金属丝规格为10#；在金属网里面紧贴金属网挂一层风筒布；工字钢护腿由工字钢梁加工，加工后可以和十字铰接顶梁铰接。在工作面超前支护区域，将工作面一侧煤帮进行退锚，后将网片卷起悬挂在巷道顶部，割一刀煤后将网片放下。在以上基础上再补加一层网片，通过16#铁丝连接到巷帮顶部的网片。铺网要求：第一片网压第二片网，其搭接部分500mm，并用铁丝单排联接，扣距100mm，联网均为双丝双扣，每扣扭结不少于3圈，联网丝采用14#铁丝，依次是前片网压后片网。为使护腿和单体液压支柱能同步下移，避免破坏十字顶梁和复合铁鞋，工字钢梁护腿长度为2100mm、2300mm、2500mm和2700mm，根据实际巷道高度，随时对护腿长度进行调整。护腿间距600mm，并背不少于三根板坯，阻止采空帮变形。板坯长1400mm，宽150-200mm。

将靠近采空侧铰接顶梁替换十字铰接顶梁→挂双层金属网+风筒布+板木→支设工字钢棚腿→喷浆，现场施工效果如图3所示。采空区靠自然塌落的矸石进行充填。前期投入支护费用较高，除密闭采空区风筒布、双层金属网、板木、喷浆料为消耗材料外，其余支护材料待工作面回采结束后全部能回撤重复使用。为防止支架掩护梁后端矸石窜入巷内，必须在机尾支架顶梁前端视顶板情况进行铺网补打锚索作业，这样能保证支架前移后，尾部留出足够的空间进行沿空留巷支护作业。挂起网支护好后，为保证采空区不漏风，最后需对采空侧顶板下0.5m范围进行喷浆作业，这样可防止风筒布与顶板接口处瓦斯溢出。

图3 沿空留巷现场支护图

3.应用效果分析

目前2104工作面回风顺槽及3106工作面回风巷均已留巷完毕，2104工作面回风顺槽沿空留巷1066m，3106工作面回风巷沿空留巷732m，从矿压观测来看，留巷顶、底板无明显变化，巷道局部仅有轻微底膨，最大底膨量仅为0.2m，不影响巷道使用，留巷效果不错，采空区在使用风筒布挂网喷浆进行密闭后，漏风小，上隅角瓦斯不超限，满足生产要求。

采用切顶卸压沿空留巷技术后，综合售价按870元/吨；实现无煤柱开采后，按1798m留巷测算，回收20m煤柱，煤厚按1.8m，系数按1.36m，将多回收煤量88030万吨，所得到的产值为7657万元，沿空留巷需一次性投入费用为8493元/米，共需一次性投入费用1527万元。掘一条巷道，断面规格按3.8m×2.3m，每米所需费用为2861.14元/米，掘进1798m巷道，共需投入费用514万元，根据以上数值测算，沿空留巷实现无煤柱开采后将节约6546万元（含减少打巷道费用）。同时沿空留巷布置于卸压区内，巷道顶板管理要比留煤柱后的巷道管理简单，后续维护整修量少，为此推荐还是采用切顶卸压沿空留巷较为经济可行，为后续推广应用该技术积累了经验，安全更有保证。

每个工作面减少了1条巷道，缓解了衔接紧张，为阳煤集团沿空留巷积累了经验。采用沿空留巷取得了明显的瓦斯治理效果，彻底解决了采煤工作面上隅角瓦斯容易积聚的问题，工作面生产期间未发生一起瓦斯超限事故，保障了工作面的正常推进和安全生产。

4.小结

根据2104、3106沿空留巷的情况来看，也有不足的地方。沿空留巷后期回柱较为困难，由于受顶板矿压影响，局部地段出现了底膨现象，致使巷内的轨道变形严重，后期在回撤支柱、铁鞋时全部靠人工进行拖运，劳动强度较大。由于在2#、3#煤回采中都是首次进行试验，对沿空留巷考虑不足，后期在采空区埋管抽放方面还做的不够，今后为确保沿空留巷技术更加成熟，应进一步加强支护技术的研究，保障工作的顺利推进和正常运行。