沿空留巷技术在煤矿开采中的应用研究

2021-11-28陈建国唐建强卓军

中国科技纵横 2021年6期

陈建国唐建强卓军

（1.四川川煤华荣能源公司广能安全生产管理中心，四川华蓥 638600；2.四川华蓥山龙滩煤电有限责任公司，四川广安 638020）

0.引言

在煤矿开采工作当中，沿空留巷技术是其中一项非常重要的技术类型，主要是保留原有的煤矿巷道回采工作当中，可以得到有效防护作用，属于回采工作面和煤矿资源巷道运输的重要施工方法。该项技术之所以被称之为沿空留巷，主要是因为在原有的煤矿巷道顺槽位置基础之上，沿着煤矿巷道采空区域的边缘被直接完整的保留下来。在实际的开采工作当中主要的作用是降低煤炭资源的损失量，并且可以对煤炭资源进行有效的回收以及循环运用。提高沿空留巷技术的运用，可以最大限度提高整个煤矿资源的开采效率和开采质量，对实现整个煤矿开采单位的经济效益有着重要的保障。

1.沿空留巷技术特点

沿空留巷技术是一种相对新型的技术手段，现在已经被广泛应用到煤矿开采中，对进一步提高煤矿开采效率起到了重要作用。沿空留巷是目前所应用的巷道支护方法中的一种，简单来讲就是沿着采空区域边缘对原回采巷道进行维护，能够对传统采矿技术中留下的保安煤柱进行回收，并重新对上个区段的巷道来进行支护，作为下一个区段施工的巷道，以此来进一步提高煤矿资源的回收率，降低煤体损耗[1]。因其所具有的技术优势，近年来应用越来越多，同时也暴露出了一定问题，还需要做出针对性的调整优化，争取能够将其所具有的功能性充分发挥出来，推动煤矿开采行业进一步发展。

2.当前煤矿沿空留巷技术存在的问题

2.1 传统支架形式施工量大且效果差

现阶段在我国煤矿产业的发展过程当中，在煤矿资源开采工作面中，经常出现无煤柱采煤的不良问题。随着我国煤矿开采技术的发展速度不断加快，在传统的巷道支架形式上整体的工作效果相对明显，在实际的开展工作当中可以有效预防很多不良安全隐患。但是在新阶段我国煤矿产业的发展过程当中，其中很多煤矿的开采深度不断加大，传统的煤矿支架工作形式不能充分满足整个煤矿开采工作的安全需求，传统的煤矿支护形式只能适用于一些比较浅层的资源开采，或者是一些低瓦斯浓度的矿井开采工作当中，对于现阶段一些煤层开采工作来讲，由于受到整个地层以下的环境影响，煤矿资源的开采难度相对较大，并且会伴随较高浓度的瓦斯气体，传统的支护工作形式无法充分满足该项工作的要求，必须要对该项技术进行有效的变革和升级[2]。

2.2 煤矸石堆垛法存在落后性

当前阶段在我国社会经济的发展层次不断提高的形势下，推动着我国煤矿产业的快速发展，现阶段我国煤矿产业的发展过程当中，在整个开采流程上相对比较简单，在没矿的矿井支护工作方面也受到了人们广泛的重视，通过传统的石块堆砌的方式来进行支撑，无法充分满足矿井内部的隔离工作效果，煤矿巷道的顶板很容易产生不良下沉问题。针对这一问题在实际的煤矿开采工作当中，给煤矿开采工作人员带来了较大的工作难度，在煤研石堆做法的使用过程当中，需要投入到大量的人力资源和物力资源，但是由于受到传统煤矿开采流程以及开采工艺的影响，现阶段仍然存在很多煤矿开采单位在资源开采过程当中使用该方式来进行工作，造成了整个煤矿开采工作的质量和安全性无法得到充分的保障。

2.3 砌墙法支护效果不理想

煤矿开采中，预制块砌墙也属于支护技术的一种，该方式可解决密集支架及矿矸石堆法弊端，但是该方式不可长久使用，多应用于临时支护，无法使顶板及隔离墙紧密结合，支护效果不理想。

3.探讨沿空留巷技术在煤炭开采中的实际应用

沿空留巷技术本身属于一项比较系统性的工作，在实际的使用过程当中对煤矿开采工作的后期工作产生了明显的影响，只有通过系统的工作模式才可以充分的发挥出沿空留巷技术对煤矿资源开采工作所带来的优势。

3.1 运用混凝土石墙提升巷道承压力

在现阶段我国各大工程的施工过程当中，经常使用到的是混凝土施工材料，该材料的强度较高、承载力较好具有良好的韧性，因此被各大工程施工所广泛运用。通过使用混凝土施工材料在煤矿开采工作当中的优势也非常明显，以混凝土材料作为石墙和防护墙，可以有效防止煤矿内部顶板出现下沉等不良问题，同时提高了整个煤矿支护点的牢固程度。因此，针对混凝土材料在煤矿开展工作当中的具体应用进行了分析和研究，在煤矿开采工作面当中，沿着煤矿巷道朝着混凝土墙方向来进行开采，随着深度的不断提高必须要充分做好混凝土的浇筑和延伸工作，在此过程当中还需要充分考虑到混凝土所产生的倾斜压力，对煤矿巷道周围环境所产生的不良影响。在施工过程当中必须要将其预留一定的施工宽度，同时在石墙和煤层相连接的一侧，使用韧性更高强度更好的木桩来作为支护点，以此来有效降低墙体所产生的分段压力大小，有效降低了顶板出现不良下沉问题。随着煤矿巷道的开采深度不断提升，在混凝土实墙当中经常会面临坍塌或者是产生不良形变的问题。

3.2 沿空留巷支护工作

在沿空留巷的支护工作当中，其中混凝土墙和煤矿巷道顶板区域的衔接会存在一定的误差问题，因此在实际的工作过程当中，必须要使用强度更高的螺纹杆来进行加固，同时还需要配合钢带来进行保障。在煤矿巷道的开采工作当中，由于开采的宽度会不断缩小，在外部的支架形态上会发生不良形变，严重情况下会出现支架的折断问题。因此，在工作过程当中必须要有效强化煤矿巷道后方区域的支护程度，在此过程当中必须要充分考虑到支护梁的强度大小以及单体支撑柱的支撑力大小。在煤矿巷道的移动过程当中，必须要充分做好煤矿巷道的支护工作，以此来最大限度上保证整个煤矿开采工作的顺利进行。

3.3 确定并完善留空方案

沿空留巷技术的使用可以有效防止瓦斯事故的产生，在现阶段的煤矿资源开采工作当中，瓦斯是比较常见的气体类型，该气体具有比较强的毒性，如果瓦斯浓度过高会直接影响到煤矿开采工作人员的人身安全，严重的情况下很有可能会造成瓦斯爆炸等不良事故。因此在实际工作中，针对煤矿的沿空留巷方案的设定必须要充分考虑到巷道内部的通风系统设置，通常情况下需要每间隔10m～15m距离需要预埋通气管道，这种设置方式主要是在煤矿的采空区域和瓦斯管道之间提高内部气体的流通性，以此最大限度上防止瓦斯气体出现泄漏，或者是浓度过高等不良问题，有效防止了煤矿开采过程当中出现瓦斯爆炸事故。

3.4 完善顶板支护

如果顶板出现下沉问题，将会占据部分的巷道空间，因此必须要重视此问题，选择不同支护方式来对顶板支护进行完善强化，避免下沉问题的发生[3]。要求在浇筑矿井混凝土石墙之前要预留足够的空间，然后利用混凝土石墙和金属网来完成顶板支护，且控制墙体浇筑厚度在1.5m左右。另外，选择梯形棚来进行支护处理，应用混凝土浇筑方式浇筑，设计锚索，并采用锚网来对支护效果进行强化，提高支护效果。