黃河北煤田薄煤層砂巖頂板沿空留巷工藝深度優(yōu)化

張 建 董建軍 張海峰

（山東新陽能源有限公司，山東 濟(jì)南 251401）

1 工作面概況

山東新陽能源有限公司井田位于黃河北煤田濟(jì)北預(yù)測區(qū)淺部，煤層厚度0.8～1.15m左右，煤層頂?shù)装逡约?xì)砂巖或粉砂巖為主，局部為中砂巖。4702工作面平均走向長436.4m，傾斜長156m，上鄰4703工作面正在開拓，工作面采用走向長壁布置，運(yùn)煤巷需要進(jìn)行沿空留巷。該工作面直接頂為深灰色細(xì)砂巖含淺灰色中砂巖條帶，厚1.40m，直接頂為中等穩(wěn)定，老頂為深灰色細(xì)砂巖和淺灰色中砂巖互層，基本頂屬于Ⅰ級，來壓不明顯。

2 4702工作面深度優(yōu)化前沿空留巷方式

2.1 掘進(jìn)前支護(hù)設(shè)計(jì)及施工

（1）頂板采用整體M鋼帶，巷中位置施工單排錨索，頂板破碎時(shí)施工雙排錨索，錨索排間距2500×2000mm。

（2）巷道順煤層頂板掘進(jìn)，高度不得低于作業(yè)規(guī)程規(guī)定。

2.2 留巷前支護(hù)設(shè)計(jì)及施工

（1）超前加固：①超前工作面30m施工錨索，加固頂板。施工方法：順巷道走向拉線施工1排錨索，間距1500mm，錨索配GRT-3型鋼帶，布置在留巷側(cè)距頂板第一根錨桿以外300mm，鋼帶搭接使用。②工作面支設(shè)兩排超前支柱，單體配HDJB—1000普通鉸接頂梁支設(shè)，柱距1m，長度不得小于30m。③斷層及頂板破碎帶復(fù)棚加固，棚距1m。

（2）留巷端頭架前鋪網(wǎng)：在支架頂梁下鋪聯(lián)網(wǎng)，鋪聯(lián)網(wǎng)長度不低于2個(gè)支架。

（3）根據(jù)礦井圍巖狀況及礦壓觀測，工作面移架后頂板隨即自垮。出現(xiàn)懸頂時(shí)，施工切頂眼，切頂眼深度要大于采高的2.5倍，確保采空區(qū)頂板“下得來”。

（4）架后封閉：移架后，架后拉線壘砌矸石袋，矸石袋寬度0.5～1.0m，矸石袋壘砌在工作面底板上，距離留巷側(cè)頂板錨桿0.3m，壓茬接頂封閉采空區(qū)。

（5）加固切頂：壘砌矸石袋后在原超前支柱頂梁下補(bǔ)打一棵單體支柱，支柱均勻布置，形成“一梁二柱”支護(hù)、切頂。

（6）留巷整修：每班對留巷進(jìn)行清理、維護(hù)，整改變形支柱，頂板下沉明顯時(shí)采取復(fù)棚、加密支護(hù)等措施。

圖1 4702工作面使用的原薄煤層砂巖頂板沿空留巷支護(hù)示意圖

2.3 優(yōu)化前沿空留巷工藝巷道支護(hù)效果及存在問題

優(yōu)化前的留巷方式使原巷道較好地保留了下來，但存在以下問題：

（1）沿空留巷采空側(cè)始終保持兩排單體支柱，單體支柱占用量大。

（2）原巷道掘進(jìn)時(shí)采用舊皮帶作為護(hù)幫鋼帶，回采過后受采動(dòng)影響留巷段兩幫移近量較大，后期維護(hù)工程量較大。

（3）采空側(cè)僅使用矸石帶封閉隔離采空區(qū)，有害氣體可能溢出進(jìn)入留巷段。

3 沿空留巷工藝深度優(yōu)化

3.1 深度優(yōu)化方案

針對以上問題，礦組織召開了黃河北煤田薄煤層砂巖頂板沿空留巷工藝專題研討會議，根據(jù)4702運(yùn)煤巷支護(hù)狀況，對沿空留巷參數(shù)進(jìn)行了深度優(yōu)化，具體優(yōu)化如下：

（1）順巷道走向在非采空側(cè)及采空側(cè)距頂板第一根錨桿以外300mm，拉線施工2排錨索，與原掘進(jìn)錨索形成五花布置。

（2）超前臥底：超前工作面30m范圍內(nèi)進(jìn)行巷道臥底500mm，預(yù)留巷道變形量。

（3）架后封閉：移架后，架后拉線壘砌矸石袋，矸石袋壘砌在工作面底板上，矸石袋下寬800mm，上寬500mm成直角梯形布置。頂端鋪設(shè)沿空留巷專用擋風(fēng)簾，頂端矸石袋壓茬擋風(fēng)簾200mm。

（4）回撤支柱：留巷拖后工作面100m后，對采空側(cè)單體進(jìn)行回撤，改為一梁一柱。

（5）沿空留巷巷道礦壓觀測：在留巷段安設(shè)KJ216型煤礦頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、YHW300本安型圍巖位移測定儀、KBU101-200型頂?shù)装逡平縿?dòng)態(tài)報(bào)警儀進(jìn)行表面位移、頂板離層觀測及數(shù)據(jù)采集。使用mcs-400型礦用本安型錨桿（索）測力計(jì)，進(jìn)行支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測。

圖2 深度優(yōu)化后沿空留巷工藝支護(hù)圖

3.2 深度優(yōu)化后沿空留巷效果

深度優(yōu)化后的留巷方式使原巷道相對完好的保留了下來，有效解決了沿空留巷段單體支柱占用量大、回采過后受采動(dòng)影響留巷段兩幫移近量大、后期維護(hù)工程量大、有害氣體溢出進(jìn)入留巷段等一系列的問題。

4 效益分析

（1）經(jīng)濟(jì)效益

山東新陽能源有限公司沿空留巷技術(shù)深度優(yōu)化后，沿空留巷每米費(fèi)用節(jié)省501.7元，按照全年沿空留巷0.15萬m計(jì)算，全年節(jié)省費(fèi)用75萬元。

（2）拓展應(yīng)用

在深度優(yōu)化沿空留巷工藝的基礎(chǔ)上制定了4701工作面撤面通道留巷方案，撤面通道留巷成功作為4702面進(jìn)風(fēng)巷，保證了通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，減少全巖聯(lián)絡(luò)巷道80m，減少掘進(jìn)巷道成本33.84萬元。