漳村煤礦2308工作面沿空留巷技術(shù)實踐與應(yīng)用

岳學(xué)功

(潞安環(huán)能股份公司 漳村煤礦，山西 長治 046032)

漳村煤礦是一座有著60年開采史的老礦井，核定能力400萬t/a，隨著開采年限的不斷延長，資源枯竭越來越顯現(xiàn)，如何最大限度地提高資源回采率，延長礦井服務(wù)年限，是該礦長期考慮的問題。為此，該礦在2308工作面實施了沿空留巷無煤柱開采技術(shù)，為進(jìn)一步實踐應(yīng)用積累了經(jīng)驗[1]。

1 工作面基本概況

2308工作面位于該礦23采區(qū)，東面為2309備采工作面，北面為2306工作面，西面為常村煤礦N3-3工作面采空區(qū)，南面為常村煤礦N3-5工作面采空區(qū)。地面標(biāo)高為+944～+968.41 m，井下標(biāo)高為+523.6～+562.3 m，工作面寬度238 m，工作面設(shè)計推進(jìn)長度371 m。2308工作面南北布置，風(fēng)巷在西，運巷在東，施工沿空留巷在運巷。

該工作面采用走向長壁、后退式綜合機械化低位放頂煤一次采全高全部垮落采煤法。

2 沿空留巷準(zhǔn)備工作

2.1 2308運巷補強支護(hù)

為保證沿空留巷的穩(wěn)定性，對頂板進(jìn)行錨索補強支護(hù)[2，錨索采用D22 mm×L9 300 mm，拉斷載荷為582 kN的1×19結(jié)構(gòu)，延伸率7%的鋼絞線，配套長×寬×厚=300 mm×300 mm×16 mm的穹形多功能鋼板托板。采用1支MSK2335和3支MSZ2360錨固劑錨固，錨索初始張拉至250 kN。

補強錨索為2-0-2相間布置，在靠近回采側(cè)幫900 mm處打設(shè)1根錨索，排距2 000 mm，間距1 600 mm；每排打設(shè)2根錨索，配合W鋼帶連接，型號為WD280-5-2000，與巷道原錨索形成2-2-2布置。補強支護(hù)見圖1。

圖1 2308運輸巷頂板補強支護(hù)斷面(mm)

2.2 沿空留巷設(shè)備安裝及輔助工作

沿空留巷設(shè)備安裝在相鄰備采2309工作面切眼內(nèi)，上料機、攪拌機和砼輸送機安裝在切眼南幫側(cè)，總長度35 m，寬1.6 m。上料機對側(cè)為建工材料存料區(qū)，長度30 m，寬1.5 m，滿足3天最大用料量，可以存料超過90 m3，保證材料供應(yīng)[3]。

同時，在2309切眼端尾硐室內(nèi)兩個磚砌積水池，高0.6 m，容積為5.1 m3，1個沉淀池，1個排水池。排水池內(nèi)安設(shè)1臺4 kW潛水泵，將水抽至運巷東幫的6寸排水管內(nèi)，自流至580膠帶巷內(nèi)排水點。在2308運巷端尾硐室內(nèi)布置1條中線，用來保證柔模混凝土墻的直線度。具體見圖2。

3 沿空留巷支護(hù)方案

3.1 巷旁支護(hù)

根據(jù)沿空巷道的用途及施工要求，2308工作面運輸巷留巷寬度3 500 mm，巷旁支護(hù)寬度1 500 mm，長度3 000 mm，巷旁支護(hù)體采用三維紡織結(jié)構(gòu)混凝土支護(hù)材料，該材料以三維紡織結(jié)構(gòu)柔性模板和對拉錨栓作為增強體，礦用高性能混凝土為基體。見圖3。

圖2 設(shè)備設(shè)施布置

圖3 三維紡織結(jié)構(gòu)示意

支護(hù)體內(nèi)采用礦用高性能混凝土充填，并采取對拉錨栓、防剪切加強鋼筋托梁措施加強支護(hù)強度，保證支護(hù)體的可靠性[4]。加強鋼筋托梁布置位置見圖4、沿空留巷支護(hù)橫斷面見圖5。

圖4 鋼筋托梁布置位置示意(mm)

3.2 頂板管理

1) 支架支護(hù)頂板措施：為保證支架支護(hù)頂板的有效空間，對支架掩護(hù)梁千斤頂改造加長裝置，掩護(hù)梁與頂梁齊平，同時，在排頭架上鋪設(shè)雙層菱形金屬網(wǎng)，保證了端頭的頂板管理。

2) 錨索補強支護(hù)措施：生產(chǎn)過程中，在排頭架前距煤壁300～400 mm打設(shè)2排錨索，錨索參數(shù)D18.9 mm×7 300 mm，間距1 600 mm，對端頭頂板進(jìn)行補強支護(hù)。

3) 采空區(qū)擋矸圍護(hù)：在排頭架后方安設(shè)擋矸支架，以排頭架的推進(jìn)逐步向前移動，保障留巷施工空間。

4) 臨時加強支護(hù)：在超前工作面30 m范圍內(nèi)沿巷道走向采用“單體液壓支柱+π型鋼梁”一梁二柱進(jìn)行臨時加強支護(hù)，棚距1 000±50 mm，π型鋼梁長度4 500 mm。留巷范圍π型鋼梁長度為3 000 mm，一梁三柱支護(hù)。頂板支護(hù)示意圖6。

圖5 運巷沿空留巷支護(hù)橫斷面(mm)

圖6 頂板支護(hù)示意圖

4 沿空留巷施工工藝

4.1 工藝流程

柔模混凝土沿空留巷主要包括干混料的制備與運輸、井下制備與輸送混凝土、待澆筑空間圍護(hù)、掛設(shè)柔性模板、澆筑混凝土等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其中，柔模混凝土澆筑工藝如下：

1) 柔模支掛：將柔模掛設(shè)在留巷位置，并配合單體柱支撐，保證柔模成型。

2) 混凝土澆筑：通過制備輸送裝置將混凝土砂漿灌注在柔模中，泵送壓力16 MPa，待模板達(dá)到接頂效果及支撐力后停泵。

4.2 混凝土原材料技術(shù)要求及配合比

1) 原材料要求

水泥：42.5普通硅酸鹽水泥。

砂子：選用級配良好、質(zhì)地堅硬、顆粒潔凈的天然砂，二區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)宜控制為2.6～3.0。

石子：5～20 mm連續(xù)級配碎石，針片狀顆粒含量不宜大于5%且不應(yīng)大于8%，含泥量不應(yīng)大于0.5%，泥塊含量不應(yīng)大于0.2%，碎石壓碎值指標(biāo)≦16%。

水：混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水采用潔凈的礦井水。

2) 配合比

1 m3巷旁支護(hù)用C40混凝土的配合比見表1。

表1 C40混凝土中各組分的摻量

4.3 沿空留巷勞動組織

沿空留巷勞動組織，充分利用生產(chǎn)過程做好外圍運輸及準(zhǔn)備工作，利用檢修停產(chǎn)時間進(jìn)行柔模澆鑄，既不影響正常生產(chǎn)推進(jìn)，又保證了正常留巷施工，實現(xiàn)了工時利用最大化。

4.4 沿空留巷礦壓監(jiān)測與支護(hù)優(yōu)化

在留巷內(nèi)進(jìn)行礦壓監(jiān)測，布置5個測站，其中，沿空留巷煤柱側(cè)巷幫中部和上部安設(shè)兩個錨桿測力計，柔模墻體中部和上部安設(shè)兩個錨栓測力計，頂板中部錨桿安設(shè)1個錨桿測力計和2個錨索測力計，定期對圍巖收斂變形情況、錨桿工作阻力、錨索工作阻力、圍巖荷載、頂板離層進(jìn)行監(jiān)測，保證沿空留巷的效果。

5 效果分析

1) 通過對排頭架尾柱的改造、支架上方鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)、錨索補強支護(hù)等措施，保證了沿空留巷的施工空間及頂板管理，為沿空留巷的順利施工創(chuàng)造了良好條件。

2) 通過沿空留巷的實施，縮短了相鄰工作面的圈定周期，有效緩解了采掘銜接緊張現(xiàn)象。

3) 避免了留設(shè)煤柱，提高了資源回收率，為資源枯竭型礦井提供了參考價值。