簡易切頂卸壓沿空留巷技術應用

＊田成立

（山西辰誠建設工程有限公司 山西 045000）

1.引言

為了徹底取消工作面尾巷布置，解決工作面上隅角瓦斯集聚，減少布置工作面巷道掘進量和工作面保護煤柱損失，降低成本，提高煤炭資源回收，需要采用無煤柱開采技術。從2017年年初開始調研，并最終確定以山西古縣老母坡煤礦工作面切頂卸壓沿空留巷技術為參照，制定了我礦2104工作面回風順槽及3106工作面回風順槽簡易切頂卸壓沿空留巷技術實施方案，截止2018年11月方案成功實施。為今后全面推廣應用此技術積累了經驗，對改善通風系統，安全生產有著重大意義。

為了驗證此項技術的可行性，分別在2#煤2104工作面、3#煤3106工作面進行了沿空留巷，其中2104工作面從2017年10月開始至2018年11月結束，3106工作面從2017年12月開始到2018年8月結束，兩工作面沿空留巷工藝一樣，其中2#煤頂板相對較為穩定，3#煤頂板較為破碎，從留巷效果來看，3106工作面效果較好。

2.切頂卸壓沿空留巷支護方案

沿空留巷段，回采前期按變形劇烈區管理頂板，回采推進200m以外，根據礦壓變化，按變形穩定區管理頂板，具體支護方式如下。

(1)變形劇烈區留巷頂板支護

工作面機尾移架后，人員站在安全支護下，將采空側超前支護替換為單體柱配十字鉸接頂梁支護，留巷內共布置三排支護，采用單體柱配1.2m鉸接頂梁和十字鉸接頂梁聯合支護，1.2m鉸接頂梁與十字鉸接頂梁相互鉸接，第一排距煤柱幫側1.0m，第二排距第一排1.6m，1.2m鉸接頂梁為“一梁一柱”支護，排距0.6m，單體柱穿鐵鞋；第三排距第二排0.8m，采用單體柱配合十字鉸接頂梁（長600mm）支護頂板，十字鉸接頂梁鉸接工字鋼護腿支護采空側巷幫，一梁一柱，柱距0.6m，十字鉸接梁下方單體柱穿復合鐵鞋。支設至支架后方，滯后支架不超過0.8m處，如圖1所示。

圖1 變形劇烈區支護

(2)變形穩定區支護

撤去巷內中間一排單體柱，剩余兩排單體柱+一根工字鋼護腿支護，如圖2所示。

圖2 變形穩定區支護

(3)采空側護幫及支架的位置

采用1.0m×3.0m的金屬菱形網片+風筒布+工字鋼護腿護幫。金屬菱形網片孔徑為50mm×50mm，金屬絲規格為10#；在金屬網里面緊貼金屬網掛一層風筒布；工字鋼護腿由工字鋼梁加工，加工后可以和十字鉸接頂梁鉸接。在工作面超前支護區域，將工作面一側煤幫進行退錨，后將網片卷起懸掛在巷道頂部，割一刀煤后將網片放下。在以上基礎上再補加一層網片，通過16#鐵絲連接到巷幫頂部的網片。鋪網要求：第一片網壓第二片網，其搭接部分500mm，并用鐵絲單排聯接，扣距100mm，聯網均為雙絲雙扣，每扣扭結不少于3圈，聯網絲采用14#鐵絲，依次是前片網壓后片網。為使護腿和單體液壓支柱能同步下移，避免破壞十字頂梁和復合鐵鞋，工字鋼梁護腿長度為2100mm、2300mm、2500mm和2700mm，根據實際巷道高度，隨時對護腿長度進行調整。護腿間距600mm，并背不少于三根板坯，阻止采空幫變形。板坯長1400mm，寬150-200mm。

將靠近采空側鉸接頂梁替換十字鉸接頂梁→掛雙層金屬網+風筒布+板木→支設工字鋼棚腿→噴漿，現場施工效果如圖3所示。采空區靠自然塌落的矸石進行充填。前期投入支護費用較高，除密閉采空區風筒布、雙層金屬網、板木、噴漿料為消耗材料外，其余支護材料待工作面回采結束后全部能回撤重復使用。為防止支架掩護梁后端矸石竄入巷內，必須在機尾支架頂梁前端視頂板情況進行鋪網補打錨索作業，這樣能保證支架前移后，尾部留出足夠的空間進行沿空留巷支護作業。掛起網支護好后，為保證采空區不漏風，最后需對采空側頂板下0.5m范圍進行噴漿作業，這樣可防止風筒布與頂板接口處瓦斯溢出。

圖3 沿空留巷現場支護圖

3.應用效果分析

目前2104工作面回風順槽及3106工作面回風巷均已留巷完畢，2104工作面回風順槽沿空留巷1066m，3106工作面回風巷沿空留巷732m，從礦壓觀測來看，留巷頂、底板無明顯變化，巷道局部僅有輕微底膨，最大底膨量僅為0.2m，不影響巷道使用，留巷效果不錯，采空區在使用風筒布掛網噴漿進行密閉后，漏風小，上隅角瓦斯不超限，滿足生產要求。

采用切頂卸壓沿空留巷技術后，綜合售價按870元/噸；實現無煤柱開采后，按1798m留巷測算，回收20m煤柱，煤厚按1.8m，系數按1.36m，將多回收煤量88030萬噸，所得到的產值為7657萬元，沿空留巷需一次性投入費用為8493元/米，共需一次性投入費用1527萬元。掘一條巷道，斷面規格按3.8m×2.3m，每米所需費用為2861.14元/米，掘進1798m巷道，共需投入費用514萬元，根據以上數值測算，沿空留巷實現無煤柱開采后將節約6546萬元（含減少打巷道費用）。同時沿空留巷布置于卸壓區內，巷道頂板管理要比留煤柱后的巷道管理簡單，后續維護整修量少，為此推薦還是采用切頂卸壓沿空留巷較為經濟可行，為后續推廣應用該技術積累了經驗，安全更有保證。

每個工作面減少了1條巷道，緩解了銜接緊張，為陽煤集團沿空留巷積累了經驗。采用沿空留巷取得了明顯的瓦斯治理效果，徹底解決了采煤工作面上隅角瓦斯容易積聚的問題，工作面生產期間未發生一起瓦斯超限事故，保障了工作面的正常推進和安全生產。

4.小結

根據2104、3106沿空留巷的情況來看，也有不足的地方。沿空留巷后期回柱較為困難，由于受頂板礦壓影響，局部地段出現了底膨現象，致使巷內的軌道變形嚴重，后期在回撤支柱、鐵鞋時全部靠人工進行拖運，勞動強度較大。由于在2#、3#煤回采中都是首次進行試驗，對沿空留巷考慮不足，后期在采空區埋管抽放方面還做的不夠，今后為確保沿空留巷技術更加成熟，應進一步加強支護技術的研究，保障工作的順利推進和正常運行。