沿空留巷技術(shù)在榆家梁煤礦43308 工作面的應(yīng)用

文/高士崗

中國神華神東煤炭集團(tuán)榆家梁煤礦共開采52#、42#、43#等3個煤層，每個煤層為獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)。43煤層43308工作面推進(jìn)長度為2147.4m，工作面寬度為 300.6m，煤層厚度 1.7～2.08m，平均厚度 1.87m，容重 1.3t/m3，傾角 1°～3°，變異系數(shù) 5.2%，可采性指數(shù) 1，結(jié)構(gòu)簡單，屬于穩(wěn)定煤層。為緩解采掘接替緊張局面，降低掘進(jìn)成本，提高煤炭回采率，榆家梁煤礦2013年年初在43308工作面應(yīng)用沿空留巷技術(shù)，從根本上促進(jìn)了煤礦安全高效生產(chǎn)。

一、43308工作面概況

43308工作面位于榆家梁井田中南部范家溝和斗峁溝村。工作面井下北部為43煤輔運(yùn)、膠運(yùn)和回風(fēng)大巷，西側(cè)為43308回采工作面，東側(cè)為43309準(zhǔn)備工作面，南側(cè)為井田邊界，上部13～17m是42208工作面采空塌陷區(qū)。43308工作面對應(yīng)地面標(biāo)高為1217.2～1337.1m，煤層底板標(biāo)高為1181.2～1194.5m。

二、巷道布置及支護(hù)設(shè)計(jì)

1.沿空留巷長度及留巷斷面

從43308工作面切眼推采174.65m至41聯(lián)巷開始留巷，截至43308回撤通道，留巷全長1980m。原巷道寬度5.5m，留巷寬度4.5m，高度2.1m。保留下來的巷道作為43309工作面的回風(fēng)順槽，回采43309工作面前增加43309工作面的液壓支架，以回收43308運(yùn)順與43309回順之間的煤柱。

2.順槽超前工作面補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

因沿空留巷礦壓顯現(xiàn)較大，原有支護(hù)強(qiáng)度較低，因此，需要進(jìn)行超前補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

（1）43308運(yùn)順原巷支護(hù)。錨索：Φ15.24×5000mm，間距3.0m，排距3m，每排2根；巷道支護(hù)均采用Φ16×1800mm一次性緊固錨桿，托盤選用120×120×8mm的碟形鋼板托盤，樹脂錨固劑采用Φ23×400mm樹脂藥卷，鋼筋網(wǎng)片：Φ6.5×1200×5200mm。43308運(yùn)順支護(hù)斷面見圖1。

（2）44308 運(yùn)順超前補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。錨索：Φ22×6500mm，間距2.1m，排距1.5m，每排 3根，托盤選用300×300×12mm鋼板托盤，錨固長度取2m，采用兩節(jié)Z2370，一節(jié)CK2650樹脂錨固劑，錨固強(qiáng)度不小于520KN。43308運(yùn)順錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)斷面見圖2。

3.44308順槽滯后補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

在沿空留巷過程中，受劇烈采動影響的僅是工作面前后方的某一地段，且隨著工作面推采，采動影響逐漸減弱。因此，整條巷道無需全部按照對抗劇烈采動影響的支護(hù)要求進(jìn)行支護(hù)，僅需要進(jìn)行臨時超前與滯后支護(hù)。

鑒于43308工作面運(yùn)順不受老頂初次來壓影響，處于周期來壓范圍，根據(jù)礦井實(shí)際情況和工程經(jīng)驗(yàn)，對43308工作面運(yùn)順滯后補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)采用DW2.2外注式單體液壓支柱配4mπ型鋼梁“一梁四柱”支護(hù)方式，棚距1m，先期滯后工作面支護(hù)距離100m，并隨著礦壓的具體顯現(xiàn)情況，選擇合適的滯后支護(hù)長度，防止回采過程中礦壓顯現(xiàn)對預(yù)留巷道的破壞。（見圖3、圖4）

4.巷旁支護(hù)

在43308工作面運(yùn)順正幫側(cè)澆筑一道密閉連續(xù)的柔模泵注混凝土墻體，混凝土墻寬1m，高2.1～2.4m。每一條柔模長度為3m（部分制作2m），厚度1m。

三、柔模泵注混凝土設(shè)計(jì)及與回采工藝之間的銜接

創(chuàng)新使用柔模泵注混凝土設(shè)計(jì)，需在保證流動性的同時加大水泥的用量。柔模泵注混凝土設(shè)計(jì)與普通混凝土設(shè)計(jì)相比，一是砂率要比普通混凝土大，通常情況下為45%～50%；二是石子的最大粒徑要與輸送管的直徑和柔模厚度相適應(yīng)，通常采用5～16mm的最大粒徑；三是攪拌的混凝土水灰比適宜采取0.5～0.6的比例；四是坍落度宜為180～200mm。

1.柔性模板規(guī)格

柔性模板的尺寸必須結(jié)合巷道斷面大小及施工條件綜合考慮。混凝土支護(hù)體澆注與原煤層賦存位置，考慮到施工誤差以及柔性模板的接頂富余量等因素，最終選擇柔性模板高度為2.4m；考慮到施工進(jìn)度和水平等相關(guān)條件，選擇每一模長度為3m（部分制作2m），厚度為 1m。 柔模規(guī)格（長×厚×高）為 3m×1m×2.4m，在模板立面與側(cè)翼持平位置縫制混凝土泵注口，泵注口直徑為250mm，即泵注口上邊緣距柔性模板頂部400mm，泵注口內(nèi)外層長度不小于400mm。

2.泵注混凝土與回采工藝之間的銜接

（1）1#和2#端頭支架頂部分別插入2根11號工字鋼，長度6m，避免錨索被支架頂梁壓壞，巷內(nèi)端頭支架盡量避免帶壓移架，盡量避免揉壓破壞頂板原有錨網(wǎng)支護(hù)。

（2）嚴(yán)格控制1#端頭支架所在位置,保證端頭支架與副幫煤壁間距離不小于0.7m，以便施工人員通行。工作面每向前推進(jìn)一刀時，機(jī)頭端頭支護(hù)工在4#支架尾部打設(shè)2顆木點(diǎn)柱，排距0.8m，并在兩顆木點(diǎn)柱間打設(shè)一根單體液壓支柱進(jìn)行支護(hù)，在掛設(shè)柔性模板前將單體液壓支柱回收。

（3）在確保順槽滯后補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)完好的情況下，人員方可支設(shè)澆筑空間臨時支護(hù)及架棚滯后支護(hù)，支設(shè)時必須四人作業(yè)，一人觀察頂板，另外三人配合上鋼梁。

（4）在43308運(yùn)順端頭支架后沿工作面推進(jìn)方向掛設(shè)柔性模板，并靠采空區(qū)側(cè)采用木點(diǎn)柱支護(hù)固定，木點(diǎn)柱直徑200mm，中對中間距800mm，木點(diǎn)柱靠采空區(qū)側(cè)掛網(wǎng)擋矸，外側(cè)用單體支柱固定柔性模板。

四、經(jīng)濟(jì)與社會效益

榆家梁煤礦43308工作面通過應(yīng)用沿空留巷技術(shù)，可回采兩巷道之間的煤柱煤量77200噸，可增加經(jīng)濟(jì)收入952.47萬元左右。該技術(shù)合理開發(fā)了煤炭資源，提高了煤炭回收率，改善了巷道維護(hù)，減少了巷道掘進(jìn)量，對礦井可持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。