堅硬灰巖頂板薄煤層無煤柱開采技術研究

陳一心　趙曰斌　丁建

摘 要 16煤層開采區段巷道現采用留窄小煤柱形式，煤柱損失大，另掘巷道往往造成采掘接續緊張。錦丘煤礦對16煤層16111工作面皮帶運輸巷沿空留巷實驗工作，創造出了一定的經濟和社會效益。

關鍵詞 無煤柱開采；沿空留巷；礦壓觀測；錨網支護

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0041-01

1 地質概況

1）工作面位置及井上下關系。16111采煤工作面地面相對位置位于工業廣場東，地表標高為+39.72 m～+40.40 m，平均標高為+40.05 m。

2）煤層頂底板情況。煤層頂板為十下灰巖，厚度為

3.20 m～6.7 m，平均4.60 m，上部為棕灰色，下部淺灰色，致密堅硬，裂隙較發育，局部有巖溶溶蝕現象。

直接底為砂質泥巖，該層厚0.65 m～6.6 m，平均3.2 m，深灰色，薄層狀，斷口較平坦，產植物化石，上部含黃鐵礦結核，夾粉砂指細條帶，顯水平層理。

3）地質構造。根據兩道順槽揭露該工作面構造簡單，揭露的斷層均向面內延伸。因該工作面在西陽溫背斜南翼，該工作面在回采時有可能揭露伴生構造，會給回采工作面帶來一定的影響。本采區位于西陽溫背斜南翼，背斜跨度較大，幅度較小，褶曲軸向為北東方向，傾角平緩，一般為0°～7°，受其影響，采區內伴有小的波狀構造。

4）水文地質。16煤層頂板為十下灰巖，為該工作面直接充水層。由于上覆12下煤層頂板有多層泥巖隔水層，隔水性較好，三灰、五灰對該工作面的生產無影響。影響工作面施工的主要含水層為上部的八、九灰巖含水。根據地質報告和實際生產揭露，八、九灰巖水為靜態水，富水性弱，一般表現為在裂隙發育處出現少量淋水，為弱含水層。九灰厚1.75 m～2.90 m，平均1.78 m，棕灰色，隱晶質結構，具縫合線構造，裂隙少，充填方解石。根據地質報告和巷道實際揭露，距16煤最小垂距平均為43 m。根據16111工作面兩道順槽實際揭露，局部有淋水，且跟隨迎頭，涌水量一般為0.3 m3/h～3 m3/h。預計該工作面最大涌水量為11 m3/h，正常涌水量為5 m3/h。

5）巷道布置及支護。16111工作面軌道運輸順槽與161-1采區軌道大巷相聯，在16煤層中布置，沿煤層頂板掘進。斷面形狀為矩形，巷道凈寬2.8 m，凈高2.3 m。巷道頂部布置2排錨桿，選用直徑16 mm，長度1800 mm的樹脂錨桿，間排距為1200 mm×1500 mm的支護形式控制頂板；幫部選用直徑16 mm，長度1200 mm羅紋樹脂錨桿，幫部錨桿間排距700×1500 mm，采用2000 m×5000 m塑料網片，托盤規格為長×寬×厚=

130 mm×130 mm×6 mm。

16111工作面膠帶運輸順槽與161-1采區皮帶運輸大巷相聯，在16煤層中布置，沿煤層頂板掘進。斷面形狀為矩形，凈寬2.8 m，凈高2.2 m。頂部布置2排錨桿，選用直徑16 mm，長度1800 mm的樹脂錨桿，間排距為1200 mm×1500 mm的支護形式控制頂板；幫部選用直徑16 mm，長度1200 mm螺紋樹脂錨桿，幫部錨桿間排距700 mm×1500 mm，采用2000×5000 m塑料網片，托盤規格為長×寬×厚=130 mm×130 mm×6 mm。

2 16111皮帶巷沿空留巷初步方案

2.1 初步方案

根據16111皮帶巷圍巖地質條件，初步確定留巷方案是巷旁人工放頂卸壓，巷內工字鋼梯形棚支護。

2.2 方案巷道支護方法

巷內工字鋼梯形棚+巷旁放頂：

根據頂板卸壓理論提出了采用巷旁強制放頂卸壓，巷內的基本支護型式為工字鋼梯形棚。人工強制放頂沿空留巷技術的理論依據是：采煤工作面頂板垮落后，由固支梁變成懸臂梁，減小頂板巖層的懸露長度，從而大大降低直接頂對巷道基本支護體的壓力。由于巷道沿空一側取消了傳統矸石帶的支撐，就需要施加新的支護措施加強支護，及時采用單體支柱加強支護，來有效控制巷道頂底板移近，保證生產安全。

施工措施與技術要求：

1）巷內架棚支護。此方案自工作面開切眼位置處開始實施，巷內主要采用工字鋼棚和木料進行支護，單體液壓支柱進行加強支護。工字鋼棚梁長度為2.4 m，棚腿高度為2.6 m，且底端必須加工底座。棚梁上接頂及腰幫的木料，其厚度不得小于0.1 m。

2）人工強制放頂具體工藝。采用人工強制放放頂，隨工作面推進，在巷道采空區邊緣打挑頂眼。根據所留巷道凈寬的要求，盡可能減少懸臂梁長度，打眼位置靠老塘側，距煤體0.1 m和0.2 m的位置打兩排挑頂眼，炮眼深2.5 m，炮眼間距0.8 m，炮眼角度分別為80°和70°。等回完料后，如果頂板不落，就進行裝藥放頂，每眼裝藥量為750 g。放炮前，必須檢查放炮地點10 m范圍內的支架情況，檢查緊固并進行二次注液后，方可放炮。強制放頂時保證工字鋼棚的凈高度不小于2 m。

3）動壓區加強支護。皮帶巷除保留原有20 m雙排超前支護外，滯后段（0 m～40 m）在棚梁下靠采空區側打兩棵單體液壓支柱，以對柱形式進行加強支護，另一側為單柱，柱距為

1.2 m，排距為0.8 m。加強支護的初撐力不小于90 kN，留巷加強支護與基本支護同步進行，加強支柱臨時不回撤，待16111工作面回采礦壓穩定后再開始回撤加強支柱。人工強制放頂沿空留巷的礦壓觀測是在16111皮帶順槽進行，觀測長度為50 m。

3 總結

3.1 沿空留巷存在的問題

經過課題組研究人員現場觀測發現16111工作面沿空留巷存在以下問題：沿空留巷段排水力度不夠，因切眼處地勢處于最低處使得底板出水大量流入沿空留巷段，加上底板為砂質泥巖遇水膨脹，造成底鼓嚴重，頂底板移近量大，同時對沿空留巷段工人扶棚帶來麻煩，巷道泡在水中工人根本無法扶棚。

3.2 沿空留巷施工方案優化及建議

為了保證16111工作面皮帶巷沿空留巷施工工作安全順利高效的進行，保證生產正常進行，同時減少后期的巷道修復工程，根據沿空留巷施工中現存在的以上幾個問題，提出以下幾點方案優化及建議。

1）由于工作面后方采空區內弧形三角區懸頂面積過大，壓力過大，建議采用人工強制放頂方法。

2）應加大沿空留巷段的排水力度。

參考文獻

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作者簡介

陳一心，男，山東滕州人，助理工程師，現在山東省滕州市郭莊礦業有限責任公司錦丘煤礦工作。

趙曰斌，男，山東滕州人，助理工程師，現在山東省滕州市郭莊礦業有限責任公司錦丘煤礦運轉工區工作。

丁建，男，山東滕州人，助理工程師，現在山東省棗莊市市中區煤礦安全監察執法大隊工作。endprint