淺論薄煤層運用沿空留巷俯斜綜采技術工藝

王輝

本文分析介紹了薄煤層俯采巷道與通風方式的布置、開采方式和綜采技術工藝的選擇、沿空留巷俯采技術的難點與處理，以及礦壓的觀測與分析等。

薄煤層;沿空留巷;俯斜開采;技術工藝

引言：

煤礦開采隨著深度的不斷增加，資源日趨緊張，開采難度再加大。開采薄煤層，安全、高效、快速的先決條件就是：賦存情況、開采技術、裝備和工藝技術等。在特殊環境條件下開采，技術應用水平要求更高。薄煤層高產高效開采現已成為急需解決的問題，只有采取合理的開采方式，才能有效提高開采的經濟效益。運用切頂泄壓沿空留巷成巷技術和系統的薄煤層俯采，這是值得研究的課題。薄煤層開采單產低，掘進量高，回收效率低，倒面次數多。通過合理地布置巷道和運用先進的采煤裝備，也能獲得較好的開采效果。

1 巷道與通風方式的布置

1）運用沿空留巷布置方式。像對拉式的布置巷道（沿走向布置正、副巷道），可以分別設為一、二條，還要沿傾斜方向來布置切巷兩條。一般選用矩形的斷面，且沿頂板掘進，還要用錨桿加以支護。這能相對增加工作面儲量、降低掘進巷道量、減少煤柱的占有損失，并增加資源回收率;同時兩面能合一面生產集中，少增加人員還能提高采面單產水平;還能緩解回采銜接的緊張局面。

2）運用沿空留巷的施工技術工藝。①技術工藝層面：即采取超前掘進小斷面巷道和留假巷的方式開采。對超前掘進小斷面巷道，就是把靠進新布置采面側的材料巷，每隔30m～50m超前掘一貫通眼，預留小煤柱。可平行作業，又無影響。采到貫通眼后，要與小斷面巷道相通，用黃泥袋封堵，防止采動壓力對留巷影響;留假巷開采要在新布置采面的一側，使用單體支柱支設一個假巷，以便通風、行人和輔助運輸。此巷與材料巷勾通。②沿空留巷的施工技術機理：即在煤壁前頭超前預裂爆破，在頭尾初采空區的一邊打單體支柱、工字鋼梁和鋪網等，以便加強巷幫支護。施工程序：按設計支護參數施工錨索（恒阻大變形類型），以便加固巷道，還要添加槽鋼來作橫撐;按設計參數施工雙向聚能拉伸爆破孔（超前采面）;按采煤方向依次預裂爆破，以便形成切頂缷壓預裂的切縫線;按設計程序推進回采（采用切頂支架和一梁三柱的工字鋼棚管理頂板，采空區用單體支柱并配合工字鋼梁擋矸）;正常推進后，對巷道單體進行回撤。③沿空留巷施工技術工藝。后退式傾斜長壁法和全部垮落方式管理頂板，這是常采用的。順槽和切眼都采用錨網索聯合支護。支護形式：采用一梁三柱走向棚，并配合4臺切頂支架作聯合支護;切頂線處采用單體，并配合工字鋼梁支護，都要在留巷后20m進行。除外，對三機設備配套要科學合理。④巷道的支護方式：超前支護兩順槽，用單體液壓支柱及加鐵柱帽方法加強，柱距選為為1m。對沿空留巷式的，運用單體工字鋼梁和充填墻體共同完成。在200m以上時，要每間隔2m安裝l組對棚，后期回撤棚梁，以作補強支護，但補打應在前端。

3）通風系統布置方式。一進兩回作主通風方式布置，實際就是將對拉面的中間巷道作集中運輸巷進風巷，將兩條材料巷作回風巷，使用局部通風機作通風。

2 開采方式及選擇綜采工藝

1）采煤方法。把單一走向長壁式的沿空留巷布置，作為基本的采煤方法，運用綜采機組進行采煤，運用全部垮落法管理頂板。

2）選擇采煤機。選用雙滾筒式采煤機進行割煤，配套刮板運輸機、液壓支架進行運煤和支護。工藝與中厚煤層開采大體相同，即采煤機在兩端頭15m進刀，到30m達滿刀，割煤進入正常。完后拉架和推溜，并裝運煤，直至完成整個循環。保障措施：降低機身高度，長度縮短，保證開采速度，提高裝煤效率;運輸機溜槽高度適當降低;盡量減小液壓支架頂梁厚度，以擴大通風斷面。

3 俯采技術問題及其處理

1）沿空留巷中俯采技術出現的問題。①采空區涌水問題。采面涌水易造成煤壁邊積水，拉水漿煤會影響運煤量及煤質。對運輸阻力也加大了，常會斷鏈。②使得底板遇水變軟了。該法易造成采空區涌水，煤長時間的水泡像泥，導致支架柱腳下陷，支架因接頂不實而失去支護作用，且不便推移運輸機，支架的穩定也不可靠。③煤機截深易過大。這種俯采面的特殊布置方式，采煤機在割煤時也易前傾。因截深過大又加大了工作阻力，引發煤機截割和牽引電機常超負荷，從而易壞。④運輸機易上漂和扎底。因割煤時的采高難以控制，這就容易出現上漂與扎底的現象。⑤表現的采面超前壓力特別明顯了。

2）俯采中出現問題的解決方法。①采面采空區側涌水的解決。快速回采，讓水滯留在采空區;加大設備檢修力度，刮板運輸機不能拉回頭煤、鏈條磨損;對涌水量配備風泵排水，確保正常生產。②采面底板遇水變軟的解決。這可采用墊柱腳的方法進行（半圓木等），并運用支架以抬升底油缸，再將支架柱腳抬起。隨后要把半圓木放在柱腳和推拉桿之下，還要升起立柱并接實頂板。③煤機截深過大的解決。嚴格控制好移架與推溜步距，按設備的運行情況配合設計截深量，控制好移架與推溜的行程量，以解決截深過大等問題。④對運輸機上漂和扎底的處理。嚴格控制采高（適當調整余地）。滾筒盡量下落（割煤沿底板向下-0.5°～-1°為宜或運輸機溜槽鏟煤板向下50～80mm）。煤機要跟底板走。在運輸機栽頭比較嚴重時，要抬底油缸，壓住推拉桿來推溜。⑤大塊防堵的解決。一要加快速度，保障進度，盡快通過壓力集中區;二要帶壓移架，防止煤壁片幫。通過超前預裂爆破，控制好質量，讓頂板壓力提前釋放，有利于留巷后的頂板和兩幫管理;機尾采用斜切進刀形式，使煤機向下進實刀再割煤，并返空刀向上運行。

4 礦壓觀測與分析

1）采面巷道的基本狀況。采面巷道易受二次采動影響，導致圍巖破壞，煤壁兩幫頂板承載力下降。該類上覆巖層結構，由于采場是沿采面方向推進，巷道又垂直于采面;上覆巖層結構的運動只在采面前一定范圍內;巷道位置的煤體在上區段開采時，上覆巖層運動已影響到了，直到服務期間。穩定性和運動影響，導致巷道控制難度加大。假巷位置的上覆巖層處，由于在上區段回采時關鍵層已斷裂成弧三角形，但它與采場是有區別的;假巷受采面一次動壓影響，短期內不穩定。直接頂上方老頂受影響最大。通過對關鍵結構的形成機理和運動方式的特點分析，可研究出老頂斷裂、運動和穩定性對假巷影響，方便論證開采的可行性。

2）分析假巷上覆巖體的結構性。假巷都以窄煤柱護巷，老頂結構和穩定性都會通過直接頂影響巷道的穩定性。老頂巖層的上覆巖體結構，穩定性也與上區段開采、掘巷和開采時載荷穩定情況變化有關。

3）及時分析現場觀測結果。大多假巷在超前采面35m就有影響了，前20m左右變形明顯，超前10m左右會劇烈變形。上覆巖體結構中的關鍵塊體間相互作用，對巷道變形影響有關，與實際也基本相符。假巷狀態下開采，圍巖劇烈變形期就是這一關鍵塊體長度;超前影響距離會因關鍵塊體間的作用不同有所差異。假巷開采時的上覆巖體結構不會發生失穩垮落，最多下沉變形。通過加強錨桿支護，可保證圍巖的穩定性。

結語：

總之，薄煤層運用俯采開采技術工藝，優缺點明顯。只要熟練掌握開采技術工藝，及時、有效解決其中難題，回采就能順利。俯采中推廣沿空留巷技術工藝有助于提高回采率;搞好支護和設備配套，能為安全高效回采提供保障。它相對于一般綜采，沿空留巷采煤技術能降低巷道掘進量和成本，能去除留設煤柱，回收率得大幅提高。

參考文獻

[1]王燕偉.薄煤層開采技術分析[J].中國高新技術企業，20l2（21）：l52-154.

[2]趙杰，等.煤礦薄煤層托夾矸的高效開采技術的應用[J].中國高新技術企業，2013（3）：ll6-ll8.

[3]林璉石，等.復雜地質條件下薄煤層綜采技術應用[J].江西煤炭科技，2014，4：106-108.

[4]王國元，等.薄煤層沿空留巷俯斜綜采技術與實踐[J].工程技術，2015，34：227-228.