無煤柱開采方案設計

王依雷 王桂林

【摘 要】 分析綜采工作面沿空留巷的巷道支護工藝、強度校檢，全面論述了無煤柱開采的可行性，為綜采工作面順利回采墊定了基礎。

【關鍵詞】 綜采 沿空留巷 支護 安全 強度

1 研究背景

我礦3#煤二采區平均走向長約833m，傾斜長度約520m，布置3個工作面，工作面平均長度約168m，若按原工作面布置方式，需6條順槽，若采用沿空留巷方式，總巷道掘進工程量約為3840m，少掘進2條巷道約1600m，回采煤量為128萬噸，增加產量9.7萬噸），大大減少了巷道掘進工程量，提高煤炭回收率，節約掘進費用。

2 沿空留巷方案

根據架棚密集支護式沿空留巷的礦壓觀測和施工經驗，結合本采區具體地質情況并參照其它礦經驗準備將留巷過程劃分為超前支護、抗壓、整修三個階段。

（1）超前支護階段：根據回采工作面礦壓顯現規律，為使開采后原巷道頂板在動壓影響下不致垮落，對巷道進行加強支護，打三道單體鉸接頂梁，并在回采時預留5m護巷煤柱，每隔20m開掘聯絡巷，配合木垛、單體支柱支護，不僅施工速度快，而且可大幅提高原巷支護強度，實現切頂卸載，實現巷道變形小、維護效果好，斷面滿足生產的目的，將巷道成功留住。

（2）抗壓階段：礦壓資料顯示，在工作面后約60m（待定）處，礦山壓力最大，巷道變形最嚴重，在工作面后約120m（待定）處礦壓趨于平穩，因此工作面切頂線后120m（待定）范圍內實施第二階段措施，主要是利用維持留巷內的各種加強支護措施抵御巷道壓力，將巷道變形和圍巖破壞降低到最小，使巷道在經歷動壓影響后保持圍巖的完整。

（3）整修階段：即待采動影響（滯后區）穩定后對巷道進行臥底整修，消除變形影響階段；礦壓資料顯示，在工作面后約120m（待定）外礦山壓力趨于平穩，采動影響明顯減小，因此在工作面切頂線后120m（待定）以外，對變形的巷道進行臥底整修，并將單體替換成工字鋼架棚，以滿足生產需要的斷面。

3 沿空留巷技術要求

（1）為了滿足運料巷運輸和行人要求，巷道沿空留設時向上幫加寬600mm，為巷道變形留出變形空間，原巷道凈斷面為寬×高=4.0×3.0m，矩形，巷道成巷（使棚后）凈斷面不小于3.4×2.8m（腰寬×中高）；工字鋼棚腿不得低于3.6m。

（2）巷道支護：巷道頂板在錨網支護基礎上，支設三排單體支柱對巷道進行加強支護，在采動壓力穩定后整修時套礦工鋼架棚支護。

具體要求如下：

①單體支護：單體配金屬鉸接頂梁加強頂板支護，順巷打三排，其中第一排靠上幫，單體配合十字鉸接頂梁，十字頂梁上幫側鉸接工字鋼護幫柱，一梁一柱，柱距500mm；第二排單體配合與十字頂梁鉸接的鉸接頂梁支設，柱距500mm；第三排單體配合順巷鉸接頂梁，一梁兩柱支設，柱距600mm；第一排、第二排打在上幫，分別距巷道中線1.80m、1.25m，第三排打在巷道中心線下側0.45m處，單體支柱穿鞋，保證單體初撐力不小于90KN，并要迎山有力，頂板與頂梁之間加墊2.4m長半圓木，一梁兩塊。

②沿空留巷維修支護：待采動壓力穩定后整修時，套礦工鋼架棚支護（采后回收），梁長3.2m，腿長3.6m，棚距1.0-2.0m，視頂板及壓力情況調整，但保證巷道中凈高不小于2.8m。架棚頂幫裱背嚴密，以撐木將梁、腿順巷逐架撐牢。頂板破碎，壓力大時，在靠上幫第一排頂梁下加打一臨時單體點柱，采用一梁兩柱支護，靠近采空區側每隔5m排一個木垛支護頂板，木垛打于第二排單體以上；待采動壓力穩定后為防止跺袋子一側采空區漏風，適當采取措施進行密封。

4 支護強度校驗

沿空留巷要求巷道支架能有效地控制采動引起的強烈變形，而本身不受破壞，經驗表明，由于沿空留巷圍巖變形強烈，剛性支架不適應采動影響變形階段的支護要求，支架損壞十分嚴重，受巷道開掘和工作面回采兩次動壓影響，巷道垂直變形量約為采高的30%—40%，橫向可縮量約為采高的25%—30%。據此分析，錨網支護在發生較大變形量后，仍可保證巷道完整，同時也必須采用可縮性支架來抵抗采動影響段的巷道變形，而單體支柱具有較高的增阻速度和支護阻力并有較大的伸縮量，比較適合沿空留巷的礦壓升高影響段的加強支護，將點柱或架棚等二次支護結構放在采動影響穩定后進行。一般情況下，沿空留巷的支架是難以阻止上位巖層處于平衡狀態以前所產生的頂板的回轉與沉降的，但支架提供的支護阻力，應能避免直接頂板與其上部巖層之間產生明顯離層，以及巖層斷裂發生錯動，保證上覆巖層運動趨向緩和時，很快使支架與圍巖處于相對平衡狀態，有效地控制頂板下沉；因此，在直接頂板容易冒落，其厚度大于煤層采厚的3～5倍，即老頂動壓不大的情況下，沿空留巷基本支架的阻力，可按能支承直接頂板的巖層重量考慮，在極端的情況下，直接頂沿巷道煤幫處斷裂，巖層之間力的聯系完全喪失，直接頂的全部重量都作用在支架上。

5 結語

經過不懈努力和探索，對無煤柱開采技術有了充分的認識，在提高煤炭回收率的同時，不僅提高了礦井經濟效益，而且為無煤柱開采技術管理積累了寶貴經驗。