沿空留巷技術(shù)在新景礦的研究應(yīng)用

畢 鐵

（山西新景煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000）

1 概況

3123綜采工作面位于+525m水平，埋深450m～490m，地表位于簸箕掌村西側(cè)與佛洼溝東側(cè)之間，井下位于佛洼采區(qū)南翼中部，東為7211工作面（已采），北隔采區(qū)大巷為3214工作面，西為3215工作面（正掘），南為太舊高速公路保護(hù)煤柱。工作面走向長1533m，傾斜長為222～231m，面積351880m2。煤層傾角較小，一般在2°～10°，大部分傾角為6°左右，工作面老頂為4.61m的灰白色的細(xì)粒砂巖，直接頂為1.25m的灰黑色砂質(zhì)泥巖，直接底板是砂質(zhì)泥巖，厚度為1.6m。煤層賦存穩(wěn)定，地質(zhì)條件簡單，適合應(yīng)用沿空留巷技術(shù)。

2 沿空留巷支護(hù)情況分析

2.1 沿空留巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

3123綜采工作面進(jìn)風(fēng)巷為矩形斷面，凈寬為4500mm，凈高為2700mm，沿著煤層底板掘進(jìn)。

（1）采用“錨索+槽鋼托梁”對(duì)中間巷頂板進(jìn)行永久加強(qiáng)支護(hù)。其中在頂板距巷道非工作幫590mm處打設(shè)一排錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，同時(shí)在巷道工作幫頂板距離墻體內(nèi)側(cè)590mm處再打設(shè)一排錨索。該兩排錨索采用相同的規(guī)格，均為Φ21.6×7200mm，間距1800mm，槽鋼托梁為14#槽鋼，長度L=2200mm。

（2）沿空留巷施工區(qū)：混凝土墻體上方頂板采用與中間巷相同的加強(qiáng)支護(hù)形式（錨索墊片后修改為300×300×16mm），錨索采用與中間巷相同的規(guī)格，錨索的間排距為1800×850mm，金屬經(jīng)緯網(wǎng)護(hù)頂，見圖1。

2.2 巷旁支護(hù)參數(shù)

3123工作面進(jìn)風(fēng)巷原來寬度為4500mm，留巷后仍為4500mm，旁巷支護(hù)墻體寬度為1200mm。墻體采用強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土進(jìn)行澆筑施工，采用Φ20×1300mm的高強(qiáng)度螺紋鋼錨栓進(jìn)行加固，限制墻體橫向位移。錨栓兩端各留出50mm的絲扣，錨栓的間排距為900×750mm。

圖1 沿空留巷支護(hù)橫斷面

3 沿空留巷技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析

3.1 沿空留巷的技術(shù)效果

（1）改善礦井安全生產(chǎn)條件。3123工作面瓦斯涌出量較高，長期以來礦井一直采用一條專用瓦斯尾巷緩解回采巷道上隅角瓦斯積聚問題，采用沿空留巷技術(shù)后，留下的巷道可以作為治理瓦斯的通道，可以保證工作面安全高效回采；通風(fēng)系統(tǒng)的改變也符合國家規(guī)范要求。自實(shí)施沿空留巷以來，因?yàn)楣ぷ髅嫱咚钩薅鴶嚯姷拇螖?shù)大幅降低。

（2）提高煤炭回收率，有利于礦井的可持續(xù)發(fā)展。新景礦以往在工作面之間留設(shè)20m的保護(hù)煤柱，對(duì)礦井的可采資源造成了極大的浪費(fèi)，服務(wù)年限有所縮短。沿空留巷技術(shù)應(yīng)用后，減少了區(qū)段煤柱的留設(shè)，使采區(qū)的回收率提高了10%。

（3）改善礦井生產(chǎn)條件及工作面作業(yè)環(huán)境。沿空留巷技術(shù)的應(yīng)用，緩解了以往采掘工程在時(shí)間和空間上難以合理協(xié)調(diào)、接替緊張的狀態(tài)，使生產(chǎn)更加集中化。3123工作面采用沿空留巷技術(shù)后，工作面形成了一種新型的Y型通風(fēng)方式，工作面兩條巷道同時(shí)進(jìn)入新鮮風(fēng)流，巷道中粉塵量得到了降低，工人的工作環(huán)境也得到了極大的改善。

3.2 沿空留巷成本及效益分析

（1）沿空留巷每米成本統(tǒng)計(jì)

沿空留巷每米成本統(tǒng)計(jì)具體如表1所示。

（2）效益分析

① 煤柱效益

3123工作面留巷長度為1300m，該采區(qū)煤層平均厚度為2.9m，密度1.4t/m3，保安煤柱20m，總共可以節(jié)約煤炭資源10.56萬t，每噸煤售價(jià)以220元/t計(jì)算，回收一個(gè)煤柱可以增加2322.32萬元的收入。

② 少掘巷道效益

留巷成本6277.41元/m，整巷費(fèi)用按1000元/m計(jì)算，長度按1300m計(jì)算，留巷成本為946.06萬元。

高瓦斯礦井回采巷道綜合考慮掘進(jìn)及瓦斯抽采、防突等費(fèi)用，掘巷成本按8500元/m計(jì)算（參考類似條件下巷道掘進(jìn)成本，新景礦掘巷成本3957元，僅為人工及材料費(fèi)），長度按1373m計(jì)算，掘巷成本為1105萬元。

即若采用單巷掘進(jìn)時(shí)，采用沿空留巷可節(jié)省巷道掘進(jìn)費(fèi)用158.94萬元。

4 沿空留巷施工存在問題及主要措施

（1）防范堵管，保證澆筑正常進(jìn)行。

發(fā)生堵管的主要因素：混凝土粘稠度、管路的密封。

采取措施：混凝土攪拌的粘稠度（配水的多少），需要根據(jù)操作人員的經(jīng)驗(yàn)判斷。水多，混凝土的凝固時(shí)間長，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)不到要求的強(qiáng)度；水少，容易發(fā)生堵管。上料機(jī)點(diǎn)動(dòng)，人工給水，攪拌機(jī)倒開，攪拌好后，攪拌機(jī)倒開正開，再進(jìn)輸送機(jī)。為了保證混凝土粘稠度，設(shè)備操作人員要固定，不要輕易更換。

每班施工時(shí)，必須檢查管路密封，發(fā)現(xiàn)密封損壞，及時(shí)更換。

（2）留巷斷面變形嚴(yán)重，導(dǎo)致單體柱不能回收，通風(fēng)斷面不足，影響風(fēng)量。

巷道的變形主要發(fā)生在底板處和煤柱幫。在支設(shè)有單體柱的地段，留巷順槽的底板鼓起量在2.0m左右，最大鼓起量約為2.2m，在工作面后方距離工作面大于200m處，只有通過人工將底板挖低才可將單體柱回收，增加了工程量，同時(shí)造成人力資源的浪費(fèi)。

優(yōu)化措施：在工作面后方距離工作面35m時(shí)開始回收單體支柱，同時(shí)支設(shè)邊長為2.0m的方形的木垛來控制頂板的下沉和底板的鼓起，將底板的鼓起量控制在1.2m左右；為保證工作面風(fēng)量，輔助進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)的通風(fēng)橫貫每100m（間隔一個(gè)橫貫）倒一次。

（3）支撐架掛模裝置沒有發(fā)揮作用。

由于井下條件的限制，支撐架與柔模之間的距離時(shí)大時(shí)小，難以按照預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)留設(shè)，使得掛模裝置無法發(fā)揮作用，影響柔模的支設(shè)。

采取措施：以單體柱和木板搭配使用來取代掛模裝置的作用，其中木板主要起到模具的作用，保證混凝土墻體不變形。該方法實(shí)用性強(qiáng)，在現(xiàn)場(chǎng)取得了良好的應(yīng)用效果。

表1 沿空留巷每米成本統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)論

通過對(duì)新景公司3#煤3123工作面沿空留巷的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)層面進(jìn)行總結(jié)分析，可以看出3123工作面采用沿空留巷技術(shù)不僅可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效果，而且還可以提高礦井的安全生產(chǎn)系數(shù)。同時(shí)，針對(duì)在沿空留巷施工過程遇到的問題也提出了切實(shí)可行的解決方案，并且在實(shí)際應(yīng)用中也取得了良好的效果。3123工作面沿空留巷實(shí)驗(yàn)的成功可以為該礦井其他相似條件的巷道沿空留巷提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。