沿空掘巷在開灤呂家坨礦業公司的應用和推廣

蓋增雪

（開灤能源化工股份有限公司生產技術部，河北 唐山 063100）

沿空掘巷在開灤呂家坨礦業公司的應用和推廣

蓋增雪

（開灤能源化工股份有限公司生產技術部，河北 唐山 063100）

通過理論分析和實踐，探索出應用留小煤柱沿空掘巷方式，解決了回采孤島煤柱等應力集中區域的煤炭資源時，回采巷道布置的難題，提高了采掘巷道支護效果，為安全生產打下了堅實基礎。

沿空掘巷；應力集中區；巷道支護；安全生產

1 礦井概述

呂家坨礦業分公司是一座地質儲量豐富且地質條件復雜的大型礦井，原是亞洲最大的水采礦井，但是隨著礦井開采深度的拓展和地質條件的變化，水采工藝越來越不適應。2004年全部改用綜合機械化開采，以前回采巷道之間或回采巷道與采空區之間，普遍采用留設20m左右護巷煤柱的方法，確保新掘巷道的支護安全；但是隨著采深的增加，地應力不斷增大，部分巷道在使用中變形嚴重，不能滿足行人、運輸、通風的要求，繼續增大護巷煤柱的尺寸，又會降低煤炭的采出率。為解決這一問題，經過分析論證，提出了改變現有的巷道布置方式，在部分區域采用沿空掘巷的方式布置巷道。

2 沿空掘巷技術的應用分析

2.1 5377工作面應用不合理小煤柱護巷的教訓

（1）5377工作面位于-800三采區域，上部是面采空區和5375旱采工作面采空區，煤柱呈現不規則的狀態分布；下部是6171工作面采空區，煤柱呈現規則分布。上下全部為采空區，5377工作面處于壓力集中區域。

（2）5377工作面設計走向長度1 200 m，傾斜工作面長度60 m，煤層厚度3.5 m～4.5 m，煤層傾角13°左右。實際工作面走向長度只掘進了880m，傾斜長度60m，見圖1。

（3）巷道布置分析：該工作面是一個條帶煤柱，當時用對沿空掘巷的認識不足，對采場周圍應力場的時空特性了解不夠，在工作面兩巷布置時，決定采取小煤柱護巷的方法，皮帶巷下部是6171工作面采空區，皮帶巷與采空區之間留設6 m的煤柱，軌道巷上部是5373水采工作面采空區和5375旱采工作面采空區，煤柱呈現不規則的狀態分布，設計軌道巷的位置與采空區之間的煤柱80%都在8 m煤柱以上。認為巷道與采空區之間留設一定的煤柱會比沿空掘巷的支護效果好些，但是按照應力場調整時空特性，這個位置正好是應力較大的位置，應力最小的部位應該是煤柱的邊緣部位，一般在1 m～3m的煤柱范圍內是壓力較小的空間。為此，導致兩巷在掘出10 d后，后路巷道壓力顯現強烈、變形嚴重，致使無法繼續正常掘進，被迫提前開切眼回采。后來在回采過程中，為維護生產所需巷道空間，采取了強度較大的擴幫和臥底措施，嚴重影響了推采速度和回采效益，給采區的安全生產也造成很大威脅。

圖1 5377工作面布置示意圖

2.2 沿空掘巷在6172（上）皮帶巷的應用

（1）工作面概述：6172（上）工作面與5377工作面的位置環境相似，三面為采空區，屬于孤島煤柱、高應力集中區域，與之相鄰的工作面5370工作面在2000年回采完畢，6172工作面于2003年回采完畢，6171水采工作面2002年回采完畢，見圖2。6172工作面設計走向380 m，傾斜長度90 m，煤層厚度3.5 m，煤層傾角13°～14°。工作面內部除存在部分斷層外，還有老硐縱橫交錯；老硐中大部分的支架沒有回收。

圖2 6172（上）工作面示意

（2）6172（上）皮帶巷位置的選擇：2005年初設計該工作面時，考慮到6172工作面已于2003年回采完畢，采空區上覆巖層活動已經穩定，根據應力場空間特性理論，應力場中，應力最小的位置是實體煤與采空區的交接處附近，同時考慮到通風和掘進的要求，決定皮帶巷采取留小煤柱沿空掘巷的方式，將其位置確定在與6172工作面采空區相距2m的位置（即巷道與采空區之間留設2m的小煤柱）。

（3）沿空掘巷的實際效果：6172（上）皮帶巷采用機掘方式，金屬拱形支架支護，棚距0.6m，沿煤層頂板掘進。掘進過程中，巷道頂板和兩幫煤壁完整穩定，基本沒有壓力顯現，創出了班進尺14.4 m（24架）的好成績；后來的回采過程中，巷道支護狀況良好，無明顯的礦壓顯現。自2005年4月掘進開始，到2006年2月回采基本結束，皮帶巷始終壓力很小，屬免維護巷道。

3 沿空掘巷技術推廣

由于沿空掘巷在6172（上）皮帶巷的實踐中取得很好效果，故在6177軌道巷的掘進設計中推廣沿空掘巷方式。

3.1 6177軌道巷工作面概述

6177工作面位于-950首采區七煤層6175工作面下方，工作面的傾斜上方6173工作面于2004年回采完畢，西部6172工作面于2003回采完畢。傾斜上方6175工作面正在回采過程中，工作面傾斜下方無工程，見圖3。6177工作面設計走向1300 m，傾斜長度190 m，煤層厚度3.4～4.2 m，平均厚度3.9m，煤層傾角平均17°。

圖3 6177掘進工作面示意圖

3.2 6177軌道巷沿空掘巷方式的選擇

2006年4月設計工作面時，根據應力場空間特性理論，借鑒6172（上）皮帶巷沿空掘巷的經驗，并考慮到通風和掘進要求，決定該軌道巷推廣采用留小煤柱沿空掘巷方式，將巷道位置確定在與6175工作面采空區相距2m的位置（即巷道與采空區之間留設2m的小煤柱）。考慮到6175工作面正在回采過程中，采空區上覆巖層的活動尚未穩定，為了確保沿空掘巷時，施工地點附近的采空區上覆巖層應處于穩定狀態，決定將軌道巷分為里軌道巷和外軌道巷兩部分。先掘里軌道巷，即在工作面的軌道巷與皮帶巷中間布置一條中巷作為探巷，在探明地質構造的同時作為輔助軌道巷使用，中巷與皮帶巷同時施工，待中巷掘過6175工作面的采空區一定位置后，拐彎向上掘一個中間眼，到達軌道巷的設計位置后，開始沿空掘進里軌道巷，達到回采條件后進行回采，而后再掘外軌道巷。

3.3 6177軌道巷的施工及效果

6177軌道巷采用機掘方式，金屬拱形支架支護，棚距0.6m，沿煤層頂板掘進。掘進過程中，由于中間眼到達軌道巷位置時，6175回采面剛剛采過該位置約一個月左右，上覆巖層的活動尚未穩定，致使里軌道巷掘進初期，巷道礦壓顯現較為明顯，在里軌道巷掘進的第一個月內，后路巷道有明顯的底鼓現象，最大底鼓350 mm左右，頂板個別背板有折傷現象；但待一個月以后的掘進中，基本取得了與6172（上）皮帶巷相似的效果，巷道頂板和兩幫煤壁完整穩定，基本沒有壓力顯現，掘進效率大為提高；特別是在6175工作面回采完畢3個月后，補掘外軌道巷的施工中，取得了更好的效果。故在后來6177工作面的回采過程中，巷道支護狀況良好，無明顯的礦壓顯現，巷道基本不用特別維護。

4 結論

1）留小煤柱沿空掘巷的布置方式，在呂家坨礦業公司七煤層的實踐中取得了成功，它避開了應力集中區，使巷道布置在免壓區內，提高了巷道的支護效果，降低了巷道的維護費用，確保了巷道斷面滿足安全高效生產的要求。

2）留小煤柱沿空掘巷的掘進方式是有三個條件的：第一，掘巷前的采空區上覆巖層的活動應處于穩定狀態，一般應在采空區形成約2個月～3個月后掘進巷道比較適宜。第二，巷道與采空區之間留設的小煤柱寬度是有一定范圍的，一般在1 m～3 m左右。第三，沿空掘巷時，采空區內無瓦斯積聚或無煤自燃現象；否則，會造成掘進時的通風困難。

3）留小煤柱沿空掘巷的掘進方式在呂家坨礦業公司應用中的啟示：一是留小煤柱沿空掘巷的方式對在回收孤島煤柱等應力集中區域的煤炭資源時，解決了回采巷道布置的難題。二是在合理解決采掘銜接的問題后，采取留小煤柱沿空掘巷的方式，不僅解決了礦山壓力問題、確保巷道空間，而且提高了掘進效率，降低了維護費用，確保了安全高效的生產。三是在七煤層采用和推廣沿空掘巷方式的成功，為今后其他煤層推廣沿空掘巷方式提供了很好的范例。四是沿空掘巷方式的采用，減少或取消了上覆煤層預留的煤柱，不僅提高了煤炭資源的回收率，而且減少了下覆煤層中的應力集中區，有利于下覆煤層中的巷道布置。

[1]錢明高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.

Application of Gateway Driven Along Goaf in Lvjiatuo Mining Industry Company

GAI Zeng-xue
(Kailuan Energy and Chemical Industry Group,Tangshan Hebei 063100，China)

By the theoretical analysis and practice,the gateway driven along goaf with preserving small pillars solves the problemof roadway distribution in the stress concentrated areas such as isolated island pillars.The roadway supporting is improved,which lays the firmfoundation for safety production.

gateway driven along goaf;stress concentrated areas;roadway supporting;safety production

TD263

A

1672-5050（2010）11-0041-03

編輯：徐樹文

2010-09-19

蓋增雪（1966—）男，河北唐山人，采煤工程師，從事生產技術管理工作。