沿空留巷技術實踐與研究

侯春明，信鎖林

（山西金暉隆泰煤業有限公司，山西 長治 046500）

1 概述

沿空留巷是巷道布置的一種形式，是在上區段工作面回采的同時，通過加強支護或采取其他有效方法，將上區段工作面的運輸平巷保留下來，供下區段工作面回采時作為回風平巷。沿空留巷是真正實現無煤柱開采，提高資源回收率，降低巷道掘進率。在礦井采掘接替緊張情況下，采用沿空留巷，可以大大地緩解礦井采掘接替緊張的局面。

具體做法是：在工作面運輸平巷滯后切頂線以里的巷道空間內，采用工字鋼棚子支護，同時在巷道頂板布置兩排錨索，在巷道上幫側砌一道料石墻，以增強留巷地段的支護強度。

2 工作面概況

56803山青工作面位于礦井三水平八盤區的一個中間區段，井下北至工業廣場山青保護煤柱線，南至牛五井田邊界山青保護線，東、西均為八盤區山青未采區。煤層穩定可采，煤厚1.4～1.7 m，平均1.5 m，傾角平均8°.工作面傾斜長度134 m，走向長度777 m.采用走向長壁后退式綜合機械化采煤法，一次采全高。

煤層頂底板的巖性。基本頂：細砂巖，厚度4.23 m，淺灰色，結構致密，鈣質膠結，含云母片；直接頂：粉砂巖，厚度3.88 m，灰黑色，富含黃鐵礦，節理發育。局部相變為石灰巖，厚0.5 m.直接底：粉砂巖，厚度1.06 m，灰黑色，含植物化石及云母片；基本底：石灰巖，厚度5.06 m，淺灰色，隱晶結構裂隙巖溶發育。

3 沿空留巷力學模型

圖1 力學模型

計算得出切頂阻力：2.5 MN/m.

4 沿空留巷支護方案

沿空留巷支護分為原巷道加固和巷旁支護兩部分。

4.1 原巷道加固

運輸機巷內原始支護采用工字鋼支護：規格2.6 m×2.4 m，排距0.7 m.

留巷加固方式：在巷道內沿走向支設兩排頂板錨索，采用MH-1型預應力錨索，鋼絞線規格：Φ15.24 mm×7 m，排距2.2 m，間距1.6 m，沿走向使用20#槽鋼作為鋼帶連接相鄰兩根鋼絞線。錨索超前工作面煤壁20 m支護。在巷道中部加設一排木點柱。木點柱選用Φ16～18 cm的原木，柱距1.0 m.

4.2 巷旁支護

巷旁支護：在巷道的采空側、煤層頂底板之間砌筑一道料石墻。墻體呈梯形狀，上寬 1.0 m，下寬1.2 m，高度在 1.5～1.8 m之間，基礎深度100 mm.

在料石墻與工字鋼支架之間支設一排圓木點柱。木點柱選用Φ16～18 cm的圓木，柱距1.0 m.沿空留巷支護體斷面詳見圖2、圖3.

圖2 沿空留巷支護平面圖

5 礦壓規律

5.1 留巷期間

留巷在工作面后方的變形具有分區性，即變形較劇烈區；變形劇烈區，兩幫移近速度最大為32 mm/d，平均范圍－5～－45 m；變形平緩區，其平均范圍在－50～－66 m；變形穩定區，其平均范圍在工作面后方71 m以后。

圖3 A—A'剖面

5.2 頂底板移近量大于兩幫移近量

頂底板平均移近量為582 mm，兩幫平均移近量為428 mm，主要原因是底板底鼓較大。

圖4 工作面后方運輸平巷巷道圍巖收縮變形量變化曲線圖

圖5 工作面后方運輸平巷巷道圍巖收縮變形速度變化曲線圖

5.3 復用期間

在工作面前方50～80 m，頂底板移近速度較小，基本穩定在3～5 mm/d；在工作面前方50 m以內，變形速度明顯增大，至工作面前方35～40 m之間，變形速度急劇增大。在工作面前方1 m處，移近速度達40 mm/d左右。

巷道兩幫移近量及移近速度比頂底板小，在采動影響范圍以外，變形速度較小，基本保持在1 mm/d，在采動影響范圍以內，變形速度明顯增大，在工作面前方9 m處，移近速度達25 mm/d左右。

圖6 工作面前方運輸平巷巷道圍巖收縮變形量變化曲線圖

圖7 工作面前方運輸平巷巷道圍巖收縮變形速度變化曲線圖

6 實施效果

6.1 技術效果

6.1.1 巷道圍巖穩定性

在整個巷道服務期間，巷道圍巖變形具有明顯的分區性，留巷期間在工作面前后20～－71 m之間變形較劇烈。復用期間與普通巷道受超前支承壓力影響類似，工作面超前20 m范圍礦壓顯現劇烈。

6.1.2 支護體穩定性

巷內采用了工字鋼和點錨索支護，工字鋼變形表現為棚推扭曲主要受到水平推力作用，變形在工字鋼變形要求范圍內。錨索平均受力在16 t左右。巷旁采用料石砌筑和局部木點柱加強支護，通過現場實踐，巷旁支護體沒有出現垮塌現象，表明受力合理。

6.2 經濟效益和社會效益

6.2.1 提高巷道掘進率

實施沿空留巷后，少掘進1條巷道，節省了5個月掘進準備時間。

6.2.2 回采效益

按照以往礦井在鄰近區段之間留設10 m煤柱計算，每個工作面多回收煤柱煤炭3.3萬t，創造效益1 223萬元。

6.2.3 社會效益

全國各礦區目前都存在資源剩余有限的問題，通過牛兒莊礦的示范作用可以帶動其他礦井發展無煤柱開采技術，使老煤炭基地煥發青春活力。同時轉變人們的觀念，使其認識到科學技術的進步才能使煤礦這樣的粗放型企業得到快速發展。因此，牛兒莊礦沿空留巷支護技術所創造的社會效益顯著，具有廣泛的借鑒和發展空間。