沿空留巷技術(shù)及其應(yīng)用

　　1　沿空留巷的特點(diǎn)
　　1.1沿空留巷礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)
　　沿空巷道如同停采的工作面，其頂板活動(dòng)規(guī)律與采場(chǎng)有不同之處，也有相同之處。它們之間的不同點(diǎn)在于采場(chǎng)頂板。相同點(diǎn)在于都是處在一側(cè)是煤體，另一側(cè)是采空區(qū)的特殊地段，而且老頂破斷后巖塊形成的結(jié)構(gòu)也類似。沿空留巷圍巖的失穩(wěn)機(jī)理有如下四種。
　　(1)切頂失穩(wěn)。
　　沿空巷道煤幫無(wú)論是老頂斷裂前呈“懸臂梁”結(jié)構(gòu)，煤幫作為懸臂梁的唯一支撐點(diǎn)，還是斷裂后呈“砌體梁”結(jié)構(gòu)，作為兩個(gè)支撐點(diǎn)中的一個(gè)均承受著老頂及上覆巖層較為集中的支承壓力，致使煤幫產(chǎn)生嚴(yán)重的變形和破裂，導(dǎo)致老頂沿煤幫切落，發(fā)生切頂失穩(wěn)。
　　(2)回轉(zhuǎn)失穩(wěn)。
　　隨著工作面的推進(jìn)，老頂在從“懸臂梁”到“砌體梁”結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程中，老頂?shù)臄嗔雅c下沉是不可抗拒的。正是由于老頂斷裂形成的巖塊B的回轉(zhuǎn)和下沉，使巖塊c成為巖塊B的另一個(gè)支撐點(diǎn)。如果開采的煤層厚度大，偽頂、直接頂厚度小，煤層回采后冒落的矸石少、充填高度低。巖塊c的下沉空間便會(huì)很大，致使巖塊c與巖塊A之間的高差增大，巖塊B的傾斜增大，巖塊B與巖塊C不能鉸按形成“砌體梁”結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致巖塊B以　煤幫側(cè)為支撐點(diǎn)，發(fā)生回轉(zhuǎn)失穩(wěn)。
　　(3)破斷失穩(wěn)(垮冒失穩(wěn))。
　　在煤幫和巖塊C兩個(gè)支點(diǎn)能支撐起老頂?shù)臅r(shí)候，如果留巷巷道寬，老頂受斷層等地質(zhì)構(gòu)造影響不完整或者厚度小、巖層差，老頂承載不了自身及上覆巖層的載荷，將會(huì)在巷道上方斷裂，產(chǎn)生破斷失穩(wěn)。由于老頂破斷的同時(shí)，偽頂和直接頂也隨著冒落下來(lái)，因而又稱作垮冒失穩(wěn)。
　　(4)冒落失穩(wěn)。
　　巷道頂板受強(qiáng)烈的掘進(jìn)和采動(dòng)影響，特別是在超前支壓和采空支壓的疊加作用下，導(dǎo)致偽頂、直接頂發(fā)生較大的位移和變形，與老頂產(chǎn)生離層，在巖塊B的回轉(zhuǎn)擠壓下發(fā)生冒落失穩(wěn)。
　　1.2沿空留巷支護(hù)技術(shù)
　　沿空留巷的關(guān)鍵是沿空一側(cè)巷旁支護(hù)體的材料和性能的選擇，要求增阻速度快，并具有合理的支護(hù)阻力能切落一定高度的頂板，具有較大的變形量適應(yīng)沿空留巷劇烈變形，同時(shí)希望巷旁支護(hù)成本低廉。
　　(1)沿空留巷巷旁支護(hù)技術(shù)。
　　①傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)技術(shù)。
　　傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)有木垛、密集支柱、矸石帶等，存在支護(hù)阻力、可縮性等力學(xué)性能與沿空留巷圍巖變形不相適應(yīng)、密閉性能差和機(jī)械化程度低等缺點(diǎn)。所以長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)沿空留巷基本應(yīng)用在條件較好的薄及中厚煤層，條件困難或厚煤層中難以發(fā)展，多采用沿空掘巷。
　　②巷旁支護(hù)新技術(shù)。
　　我國(guó)煤礦已普遍采用高水材料與膏體充填材料，同時(shí)，將它應(yīng)用巷旁支護(hù)上，形成巷道支護(hù)的新材料。它支護(hù)阻力大、增阻速度快、適量可縮，巷道維護(hù)效果好，機(jī)械化整體構(gòu)筑巷旁支護(hù)對(duì)采空區(qū)密閉性好、勞動(dòng)強(qiáng)度小。
　　(2)沿空留巷控制技術(shù)。
　　沿空留巷的支護(hù)主要包括巷內(nèi)基本支護(hù)(即掘進(jìn)期間的錨桿、錨索支護(hù)或架棚支護(hù))和回采、留巷期間的加強(qiáng)支護(hù)兩部分。
　　①巷內(nèi)基本支護(hù)。
　　巷內(nèi)基本支護(hù)主要是加固煤幫和維護(hù)留巷巷道上方頂板的完整性，防止切頂和冒落失穩(wěn)。同時(shí)結(jié)合動(dòng)壓范圍內(nèi)采取臨時(shí)輔助加固措施，防止階段性頂板垮冒。由于留巷巷道受力集中、采掘擾動(dòng)大，造成圍巖松動(dòng)圈和位移量大，支護(hù)難度大，為保持沿空留巷的穩(wěn)定性，降低圍巖的位移量和松動(dòng)圈厚度，必須從提高圍巖強(qiáng)度和改善圍巖受力狀態(tài)兩方面著手。
　　②巷旁加強(qiáng)支護(hù)。
　　巷旁支護(hù)雖不能控制頂板巖層的活動(dòng)趨勢(shì)，但可以J3bpM7M21MnLrQzBo5oF1A==與巖塊C一起或代替巖N8lWBeaO3NOm0OVnnUeg1g==塊C成為采空區(qū)側(cè)的支撐點(diǎn)，與老頂圍巖形成“簡(jiǎn)支梁”結(jié)構(gòu)。而且巷旁支護(hù)如果初撐力大、支護(hù)及時(shí)，不僅可以阻止巖塊A與巖塊B的斷裂，而且能過(guò)早地分擔(dān)老頂和上覆巖層的載荷，降低煤幫的負(fù)擔(dān)，有效控制老頂?shù)幕剞D(zhuǎn)失穩(wěn)，同時(shí)也有助于控制切頂失穩(wěn)。因此，巷旁支護(hù)既要滿足承載性能的要求，又要與快速推進(jìn)的工作面相適應(yīng)。
　　2　沿空留巷技術(shù)的應(yīng)用
　　2.1屯蘭煤礦
　　山西焦煤西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦為典型的高瓦斯礦井，2010年該礦在18205軌道巷進(jìn)行了沿空留巷工業(yè)性試驗(yàn)研究。18205綜采工作面開采8#煤層，煤層具有爆炸性，自然發(fā)火類型為Ⅱ類，屬易自燃煤層；工作面瓦斯絕對(duì)涌出量32.9m³／min，相對(duì)涌出量8.28m³／t；煤層厚度為2.3m～3.74m；煤層傾角4°-6°，巷道埋藏深度為422m。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工作面每回采2000m，因留煤柱滯留焦煤19.5萬(wàn)t，經(jīng)濟(jì)損失約1億元。
　　巷道基本支護(hù)采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方式，采用混凝土膏體材料充填沿空留巷，填充方法為進(jìn)三刀充填一次，每次充填長(zhǎng)度為2.4m，充填寬度為2.5m，充填體在軌道巷內(nèi)的寬度為0.9m，在采空區(qū)的寬度為1.6m。采用在充填體內(nèi)放置鋼筋網(wǎng)的方法對(duì)充填體自身進(jìn)行加固。安裝KZL-300頂板離層自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，離層儀安設(shè)長(zhǎng)度350m，10個(gè)觀測(cè)站，進(jìn)行24h監(jiān)測(cè)，并且布置巷道表面位移觀測(cè)站。沿空留巷的頂板離層通常為27mm左右，最大值為41mm。
　　2.2陶一礦
　　邯鄲礦業(yè)集團(tuán)陶一煤礦生產(chǎn)能力為700kt／a，主采2號(hào)煤層，目前除九采區(qū)下山保護(hù)煤柱具有可采儲(chǔ)量150kt左右以外，七采區(qū)是最后一個(gè)接替采區(qū)，可采儲(chǔ)量約2.8M，t煤炭資源十分緊缺，采掘銜接十分緊張，同時(shí)深部瓦斯涌出量不斷增高。以陶一礦12701綜采工作面運(yùn)巷沿空留巷試驗(yàn)研究為主進(jìn)行分析。
　　3　結(jié)語(yǔ)
　　沿空留巷技術(shù)的成熟，易于解決采掘緊張關(guān)系，并對(duì)于高瓦斯礦井，可以現(xiàn)現(xiàn)“Y”型通風(fēng)，減少瓦斯在上隅角的集聚。井能實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開采，提高了煤炭采出