沿空留巷技術在礦井綜采中的應用研究

楊勇

關鍵詞：沿空留巷;礦井;綜采

0 引言

在社會經濟快速發展的背景下，可利用資源的總量也在不斷降低，煤炭作為重要的能源之一，目前已經廣泛應用于各個行業領域。除了部分礦井所處位置距離地表較淺以外，絕大多數的礦井都位于地下深處，具有一定的開采難度。通過將沿空留巷技術應用到礦井開采過程中，不僅可以實現最大效率的礦井開采，而且對于提升礦井開采效果也有著積極地意義。

1 留巷技術概況

自從1960年以來，中國包括當時世界其他主要采煤大國為了增加礦井的綜合經濟收益，都采取了少挖坑道和增加生產的連續性等一系列辦法，采用往復式“Z”形來開采地下礦井，留出前進式和后退式兩種工作面沿空留巷，實現真正意義上的無煤柱開采，大大增加了人們對天然礦井資源的利用率。這種沿空留巷技術在全世界范圍內開始推廣，其中做的最好的國家是前蘇聯、德國、波蘭和英國等一些西方國家，他們這些國家在能源開采方面的重視程度非常之高，非常能夠鉆研怎樣才能更好的利用這種一次性的礦井資源，珍惜大自然的饋贈。加上他們這些國家實力雄厚，又是老牌的工業強國，科技水平較之中國要高出不少，因而在煤炭開采的前沿技術上遙遙領先于全世界。

2 沿空留巷技術的現狀及存在的問題

2.1 支護方式不穩定

支護方式不穩定也是常見的問題之一。以沿留空巷技術為基礎，采用巷幫填充支護方式進行頂板結構的支護操作，該方式具備很強的靈活性，在很多礦井企業都有著非常不錯的應用。但是在實際應用過程中，由于礦井開采環境的變化過程相對復雜，因此在利用該技術進行支護時，所需要承受的壓強值一直處于動態變化的過程，整個礦井頂板材料的承壓能力較大，在長期受壓的情況下，很容易出現頂板結構失穩的情況。部分企業所使用的填充材料綜合強度較差，這也增加了安全事故的發生幾率。

2.2 支架過于密集

因為礦井企業用的是無煤柱的開采方法，應用了沿空留巷的前沿技術，但是這項技術的正確應用與支護的牢固可靠是分不開的。他們架設了大量的支架來進行坑道的搭建。但是他們的支架材料，或者說是大部分礦井企業的支架運用的支架材料的選擇基本上都不是非常正確。因為這種方式進行留巷作業需要的支護材料品種非常的多，而且給工人們帶來了巨大的勞動量，但是支護效果卻非常差勁，采空區的隔離也未能達到理想中的隔離效果。

2.3 支護效果不太理想

結合以往的應用經驗，目前在礦井開采過程中，經常使用的支護方式便是砌墻法，該方法具備操作成本低，施工簡單的應用優勢，可以作為臨時支護來提高煤層結構的穩定性。不過從支護效果來看，該手段無法讓頂板與隔離墻緊密貼合在一起，空隙的形成也使得后續頂板形變的情況得不到根本改善，從而增加了安全事故的發生幾率。而煤矸石堆法則是另一種支護方式，與砌墻法類似，該方法所形成的隔離墻穩定性相對較差，并且需要消耗較多的人力成本，不利于礦井企業經濟的穩定發展。

2.4 實際應用研究問題

在二次回采時，沿空留下的巷道會表現出一些與一般巷道不同的特點。這是由于這種巷道一幫為實體煤壁，另一幫則是人造幫，人造幫屬大變形圍巖，容易變形。另外，沿空留巷中巷道的礦壓顯現比普通巷道要劇烈得多，這是因為它既要受到掘進時的采動影響，又要受到兩次采動的影響，比普通巷道多受一次采動影響。到目前為止，對沿空留巷圍巖控制機理研究不夠深入，對沿空留巷所處的應力環境及其礦壓顯現規律掌握不夠，構建的沿空留巷受力模型還不完善，還沒有一套行之有效的沿空留巷支護參數設計方法，不能很好地指導沿空留巷工程實踐。

3 加強沿空留巷技術應用的措施

3.1 優化大巷道的支護方式

首先，引進提前支護技術。在具體的應用過程中，需要結合礦井地質結構的實際情況來選擇相應的支護結構，一般情況下，選擇綜合強度較大的螺紋錨桿和梯形鋼結構即可滿足提前支護的要求。同時在巖壁內植入應力鋼筋，將其與支護結構進行焊接，提高結構的整體性。其次，加強頂板支護。在礦井開采過程中，頂板結構變形不僅會壓縮巷道的預留空間，而且還會加寬煤層結構裂隙，提高安全事故的發生幾率。在實際應用過程中，需要結合不同的應用情況選擇恰當的頂板支護技術。在具體的操作過程中：進行混凝土結構澆筑之前，需要提前預留出足夠的應用空間，借助混凝土石墻結構來提升頂板支護結構的綜合強度，而墻體結構的澆筑厚度需要控制在1.5m左右;在混凝土澆筑過程中，可以借助的梯形鋼結構進行支護，并能在混凝土結構中設置錨索和錨網結構，從而起到強化支護效果的作用。

3.2 加強沿空留巷的安全管理

在礦井開采過程中，任何時刻都需要關注安全問題。分析大量統計數據可以發現，造成沿空巷道不安全的因素主要是巷道支護強度和瓦斯問題。沿空留巷的關鍵在于采用一些有效的支護技術來靠近采空區邊緣的巷道，如果不能使巷道處于穩定狀態，則在開采時存在很大的安全隱患。在進行沿空留巷時，還需要考慮工作面開采支承壓力重新分布對巷道的影響。通常情況下，在回采期間，沿空留巷的巷道所承受的壓力更大，承受的最大壓力是正常情況下的2倍。根據礦井內所開采施工的特點和礦體結構的變形破壞機理，保持礦井內礦體結構穩定性的關鍵技術是：合理的支護設計，堅固礦井的合理支護、頂板的合理支護，對邊角進行加固。此外，還需要關注巷道支護的時效性。由于沿空巷道受到動壓的影響，很難保證巷道長時間支護的穩定性，可能會很難滿足下個工作面的回采需求。沿空留巷需要關注的另一個問題就是采空區的瓦斯涌出問題。由于巷道靠近采空區一側，如果密封不嚴，巷道通風時，大量的采空區瓦斯會涌出，嚴重威脅礦井的生產安全。與此同時，沿空留巷還使得通風系統漏風增加，導致巷道通風困難，這也會影響生產安全。因此，在支護完成后，需要定期對巷道靠近采空區一側進行檢查，防止出現大量瓦斯逸出的現象。

3.3 優化巷道預警系統

通過優化巷道預警系統，能夠提高整個開采過程的安全性，降低安全事故的負面影響。在礦井開采過程中，常見的危險因素便是瓦斯濃度和頂板結構塌落。對此在構建預警系統時，可以借助云計算技術確定不同深度瓦斯濃度的預警值，在巷道內安裝相應的感應裝置，對于巷道內瓦斯濃度情況進行實時監督。頂板變形情況與該情況類似，也可以通過在合適位置安裝傳感裝置來實時監督巷道內的基本情況。一旦某一項指標達到了預警線，便會在井底啟動預警裝置，及時組織人員進行疏散，從而提高整個開采過程的安全性。

4 結束語

沿空留巷技術作為一種提升礦井收益的巷道留設技術，是實現煤炭資源充分開采利用的有效手段，礦井管理者必須高度重視相關技術的應用，在生產中積極組織專業力量，結合生產實際，開展針對性探究，總結不同條件下的沿空留巷工藝，實現沿空留巷的廣泛應用，從而為煤炭產業更好的發展提供推動力。

參考文獻：

[1]管洲.沿空留巷技術在煤礦綜采中的應用研究[J].礦業裝備，2019（06）：92-93.

[2]李森雁.綜放工作面柔模沿空留巷圍巖控制技術[J].江西煤炭科技，2019（03）：92-94+98.