綜放工作面沿空側回采巷道維護技術應用研究

倪懷華（山西陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司，山西陽泉　045000）

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綜放工作面沿空側回采巷道維護技術應用研究

倪懷華
（山西陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司，山西陽泉045000）

摘要：隨著綜放開采技術的廣泛應用，陽泉礦區(qū)相關的一些針對性技術問題也越發(fā)明顯，尤其經歷相鄰工作面采動影響的綜放面沿空側回采巷礦壓顯現(xiàn)劇烈，嚴重制約了綜放工作面生產潛力的發(fā)揮。陽煤一礦S8102綜放工作面回風巷由于受側向采空區(qū)支承壓力與采動影響的雙重作用，巷道嚴重變形，局部斷面面積不足0.5 m2，工作面回風巷巷道圍巖變形劇烈，工作人員無法順利通過回風巷，同時也對工作面的通風管理造成嚴重的不利影響，大大制約了安全高效生產。

關鍵詞：沿空側回采巷道；維護技術；留煤柱護巷

1　綜放工作面沿空側回采巷道地質生產條件

陽煤一礦S8102綜放工作面水平標高為+615 m～665 m，地面標高為+995 m～+ 1 214 m，走向長度1 560 m，傾斜長度240 m，其中回風巷為采空區(qū)側巷道，煤柱寬度為12 m。工作面在掘進過程中共揭露撓曲構造13條，斷層2條，未發(fā)現(xiàn)陷落柱、沖刷或其他地質構造。隨著開采強度的不斷加大，瓦斯絕對涌出量增加，絕對瓦斯涌出量80 m3/min，相對涌出量11.5 m3/t。開采15#煤層，煤厚平均為6.09 m，傾角平均為7°，煤層賦存穩(wěn)定，結構復雜。工作面共布置4條巷道：進風巷沿底掘進，用于運輸煤炭；回風巷沿底掘進，用于回風和運輸物料；內錯尾巷沿頂掘進，解決本煤層回風落山角瓦斯；走向高抽巷布置在頂板巖層中，用于抽放瓦斯。S8102綜放工作面回風巷回采期間嚴重變形，局部斷面面積不足0.5 m2，工作人員無法順利通過回風巷，同時也對工作面的通風管理造成嚴重的不利影響，由于復雜應力場的耦合作用，回采巷道礦壓顯現(xiàn)劇烈，需多次返修，維護費用高，而且工人勞動強度大，作業(yè)環(huán)境差，嚴重制約了礦井安全高效生產。

2　綜放沿空回采巷道維護技術研究

影響陽煤一礦S8102綜放工作面靠采空區(qū)側巷道穩(wěn)定性的主要因素為上采空區(qū)的側向支承壓力與本工作面的超前支承壓力的疊加作用，使得采空區(qū)側回風巷礦山壓力顯現(xiàn)特別劇烈。本論文提出三種應對措施：沿采空區(qū)側留大煤柱，將采空區(qū)側巷道布置在側向支承壓力之外的原巖應力中；沿空留窄煤柱護巷，將沿空巷道布置在應力降低區(qū)內；開掘卸壓巷，轉移采動引起的高應力，最終使保護巷道處于應力降低區(qū)。

（1）沿采空區(qū)側留大煤柱護巷

煤柱寬度決定了巷道與回采空間之間的距離，從而影響到回采引起的支承壓力對巷道影響程度及煤柱單位面積的載荷；煤柱的寬度及其高寬比，對煤柱的極限承載能力有很大影響，從而影響煤柱的穩(wěn)定性和巷道的圍巖變形。數(shù)值計算可知，在采空區(qū)側留25 m大煤柱，在掘進期間，頂?shù)装逡平繛?20 mm，兩幫移近量為200 mm；在回采期間，頂?shù)装逡平窟_970 mm，兩幫移近量達910 mm，與12 m煤柱護巷相比，巷道表面位移量大幅降低，有利于巷道的維護，留大煤柱護巷有利于煤柱自身的穩(wěn)定，煤柱穩(wěn)定性為巷道圍巖穩(wěn)定性的關鍵問題，煤柱過窄，不但煤柱破碎，實體煤幫也破碎，巷道圍巖穩(wěn)定性差、承載能力?。煌瑫r能形成相對有利的應力環(huán)境，采空區(qū)邊緣的煤體應力存在降低區(qū)、升高區(qū)和原巖應力區(qū)，為減少巷道圍巖壓力，應將巷道布置在應力較低的區(qū)域，對巷道及煤柱的穩(wěn)定都極為有利。因此，巷道布置在原巖應力區(qū)是合理的。

留大煤柱護巷還可以有效避免漏風及采空區(qū)側滲漏有害氣體，這對于高瓦斯礦井特別是發(fā)生過漏風及著火事故的礦井具有重要意義。S8102綜放工作面回風巷距S8101采空區(qū)留25 m大煤柱，巷道處于支承壓力峰值變化范圍之外，基本不受側向支承壓力的影響，有利于巷道的維護。通過在S8201綜放工作面回風巷工業(yè)性試驗，S8201工作面回風巷兩幫相對移近量累計最大為370 mm，頂?shù)装逑鄬σ平坷塾嬜畲鬄?10 mm。巷道變形小，易維護，巷道斷面能夠滿足安全生產的需要。與S8102綜放工作面回風巷相比，每米支護成本減少1 292.48元，總節(jié)約支護成本215.84萬元；工作面月多推進4 m，多出煤炭8 185 t，每月可多實現(xiàn)利潤81.5萬元；巷道維護狀況得到大大改善，基本不需要返修，工人勞動效率高，噸煤效益得到大大提高。

（2）沿采空區(qū)側留窄煤柱護巷

隨著開采深度增加、放頂煤綜采的廣泛應用和高強度錨桿支護技術的應用，留窄煤柱的綜放沿空掘巷已經在我國潞安、兗州等許多礦區(qū)成功應用，在受到工作面采動影響之前圍巖并未發(fā)生塑性流變，大部分巷道是穩(wěn)定的[1]。由于上區(qū)段工作面回采，在采空區(qū)邊緣形成側向支承壓力，采空區(qū)邊緣煤體形成破碎區(qū)和塑性區(qū)，承載能力降低，但由于沿空掘巷在基本頂三角塊結構的保護下，處于應力降低區(qū)，因此窄煤柱是可以穩(wěn)定的[2]。數(shù)值模擬結果顯示，留5 m窄煤柱護巷方式下，在掘進期間，頂?shù)装逡平繛?00 mm，兩幫移近量為250 mm，與12 m煤柱下的頂?shù)装逡平? 400 mm，兩幫移近量1200 mm相比，圍巖變形得到很大的改善；在回采期間，頂?shù)装逡平窟_900 mm，兩幫移近量達1 900 mm，而12 m煤柱下頂?shù)装逡平窟_1 800 mm，兩幫移近量達2 200 mm，兩者相比，窄煤柱護巷方式下圍巖得到了很好的控制，窄煤柱護巷是可行的[3]。

（3）開掘卸壓巷

卸壓法的實質是從降低圍巖應力角度出發(fā)，改善巷道圍巖應力環(huán)境，從而達到和控制巷道變形的目的，采用切縫、打鉆孔、松動爆破、卸壓煤柱及在被保護巷道上方開掘卸壓巷等卸壓法控制巷道變形。

3　實施效果

綜合分析綜放沿空回采巷道失穩(wěn)機理及圍巖穩(wěn)定性控制，該維護技術已經在陽煤集團其它礦工作面應用推廣，實現(xiàn)了綜放工作面沿空側回采巷道圍巖穩(wěn)定性控制，保證了礦井安全高效生產，陽泉礦區(qū)及其他類似條件下礦區(qū)已大力推廣應用該技術并取得了顯著的經濟社會效益。

（1）減輕了工人的勞動強度、改善了作業(yè)環(huán)境

該技術使得巷道圍巖支承壓力大大降低，巷道變行小，易于維護，基本不需返修，減少了支護材料的搬運量，大大降低了工人勞動強度；回采巷道斷面尺寸得到有效控制，通風條件得到極大改善，工作面空氣質量有所提高，溫度適中，極大改善了作業(yè)。

（2）加快了工作面推進速度，提高了生產效率

回采巷道圍巖較為穩(wěn)定，減少了巷道維修時間，工作面多推進4 m/月，多出煤炭8 185 t/月，加快了綜放工作面回采速度，大大提高了生產效率，有效保證了國家煤炭能源需求，為國民經濟生產做出了重要貢獻。

（3）有效滿足了通風，大力保證了礦井安全生產

回采巷道斷面大，通風能力能夠滿足工作面正常需要，同時，防止與側向采空區(qū)發(fā)生裂隙聯(lián)系，避免了側向采空區(qū)有害氣體向回采空間滲漏，有效防止了發(fā)生殘煤自燃及瓦斯爆炸，大力保證了礦井安全生產。

（4）改進了維護技術，提供了有益的理論實踐參考

針對復雜條件下巷道維護難題，改進了維護技術，實現(xiàn)了巷道圍巖穩(wěn)定性控制，提出了系統(tǒng)科學的礦壓理論及維護技術，不僅為該礦區(qū)巷道維護積累了重要的經驗和有益的參考，也為我國其他礦區(qū)類似條件下的煤礦安全高效生產提供了重要的參考，對建設安全高效礦井具有重要意義。

小結：實踐證明綜放沿空回采巷道失穩(wěn)機理及圍巖穩(wěn)定性控制該技術推廣應用有利于礦井安全生產，具有積極意義。

參考文獻：

［1］李晉平.綜放沿空留巷技術及其在潞安礦區(qū)的應用［D］.北京：煤炭科學研究總院，2005.

［2］侯純剛，楊科.綜放回采巷道護巷煤柱合理留設分析［J］.煤，2006（05）：47-48，74.

［3］梁興旺，王連國，何興華，等.沿空掘巷窄煤柱合理寬度的確定［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2007（02）：29-31.

(編輯：王智圣)

不僅用于連接船舶電力、照明設備，而且還應用于通信、電子計算機、信息處理設備中的信號傳輸和控制系統(tǒng)。船用電纜的選擇在船舶電力系統(tǒng)設計中極為重要，正確合理的進行船用電纜的選型和敷設可提高船舶航行的安全性、可靠性和造船成本的經濟性。

Research on the Application of Maintenance Technology of the Goaf along the Goaf in the Fully Mechanized Caving Face

NI Huai-hua
（Yangquan Coal Industry（Group）Co.，Ltd，Yangquan045000，China）

Abstract:With wide application of fully mechanized top coal caving mining technology，Yangquan some specific technical problems are more and more obvious，especially adjacent working face mining influence of fully mechanized caving face along the side of the empty mining roadway pressure severe appearance，severely restricted in fully mechanized top coal caving working face production potential of the play. Yang coal mine S8102 ensemble put working face return airway due to lateral mining goaf support pressure and mining influence of the dual role，severe deformation of the roadway，partial cross-section area of less than 0.5 square meters，the working face return airflow roadway surrounding rock of intense deformation，the staff can not pass return air lane，at the same time，also on the working face ventilation management caused serious adverse effects，greatly restricted the safe and efficient production.

Key words:along the empty side of the roadway；maintenance technology；coal pillar protection

作者簡介：倪懷華，男，1985年生，山東蒼山人，大學本科，工程師。研究領域：采煤技術優(yōu)化。

收稿日期：2015－05－11

DOI:10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2015. 11. 042

中圖分類號：TD353

文獻標識碼：A

文章編號：1009－9492 ( 2015 ) 11－0163－03