賀西煤礦柔膜混凝土充填沿空留巷支護技術應用

李爭杰 王亞非

（1.華陽集團新景公司，山西 陽泉 045000；2.山西汾西礦業集團賀西煤礦，山西 呂梁 033300）

沿空留巷具有降低掘巷成本、提高煤炭回收率的優點。沿空留巷一側為上鄰近工作面采空區，一般采用高水材料或柔膜混凝土充填的方式進行支護[1-5]。賀西煤礦目前開采三采區，計劃采用柔膜混凝土充填沿空留巷技術。

1 工程背景

3412 工作面位于三采區東翼中部，開采山西組4#煤層，起于三采4#皮帶巷，東止于4#煤層不可采區域，南側為未開掘的4#實體煤（設計3414 工作面），北側為3410 工作面（已回采完畢）。工作面底板標高+602～+663 m，埋深311.1～522.5 m。4#煤層結構復雜，內生裂隙發育，煤厚1.48～3.5 m，含有夾矸1～3 層，其中一層較穩定，厚度0.1～0.5 m。煤層直接頂為細粒砂巖，平均厚度9.14 m；偽頂為黑色泥巖，平均厚度1.81 m；直接底為黑色泥巖，平均厚度9.84 m；基本底為中粒砂巖，平均厚度5.66 m。計劃將3412 工作面運輸巷采用柔膜混凝土充填沿空留巷技術保留下來，用作3414 工作面回風巷，3412 工作面運輸巷掘進斷面為矩形，掘進寬度5.0 m，掘進高度2.7 m。

2 柔膜混凝土充填沿空留巷支護技術

2.1 柔膜混凝土充填沿空留巷支護要點

基于3412 工作面生產地質條件和現場工程經驗，提出3412工作面運輸巷沿空留巷支護對策要點：1）采用高預應力錨（網）索對頂板進行加強支護，提高巷道及充填墻體頂板結構的強度和穩定性，改善頂板剪應力狀態；2）采用高強度柔膜混凝土澆筑墻體，配套高強錨栓對墻體進行加固，提高采空區側巷旁墻體的抗變形能力；3）采用高預應力錨（網）索對回采側巷幫煤體進行加強支護，促使巷幫煤體形成有效的錨固結構；4）采用高阻力單體支柱對巷道進行臨時支護，頂底板分別配套道木、底梁，形成頂底板互控結構。

2.2 柔膜混凝土充填沿空留巷支護技術

1）頂板支護

采用高預應力錨（網）索加強支護，錨桿為直徑20 mm、長度2.2 m 的高強錨桿，間排距為800/900×900 mm，每排布置6 根，錨桿預緊力100 kN，每根錨桿配套1 支MSK2335、1 支MSZ2355型號的樹脂錨固劑，錨桿采用直徑14 mm、長度4.5 m 的鋼筋圈梁成排連接；錨索為直徑17.8 mm、長度6.3 m 的高強錨索，間排距為900 mm×900 mm，每排布置4 根，預緊力200 kN，每根錨索配套1 支MSK2335、2 支MSZ2355 型號的樹脂錨固劑。

2）采空區側巷旁支護

采空區側巷旁采用柔膜混凝土充填墻體+預留高強錨栓加強支護，柔模混凝土墻體規格3000 mm×1700 mm×2700 mm，混凝土水灰比3:5，混凝土充填時應保證墻體接頂。柔模混凝土墻體采用直徑22 mm、長度1.8 m 的高強錨栓進行加強支護，兩側配套雙螺帽及平托盤進行緊固。

3）回采側巷幫支護

回采側巷幫采用高預應力錨（網）索加強支護，錨桿為直徑16 mm、長度1.8 m 的預應力錨桿，間排距為800 mm×900 mm，每排布置3 根，預緊力70 kN，每根錨桿配套1 支MSZ2355 型號的樹脂錨固劑，錨桿采用直徑14 mm、長度1.8 m的鋼筋圈梁成排連接；錨索為直徑17.8 mm、長度6.3 m 的高強錨索，間排距為900 mm×900 mm，每排布置2 根，預緊力180 kN，每根錨索配套1 支MSK2335、2 支MSZ2355 型號的樹脂錨固劑。

4）巷道臨時支護

留巷內采用單體支柱進行臨時加強支護，單體支柱規格為DW-28，每排布置2 根，間距1.0 m、柱距2.0 m，頂底分別配套道木、底梁，道木規格為長度1.2 m、寬度200 mm、高度120 mm，底梁規格為長度2.0 m、寬度200 mm、高度180 mm。

3412 工作面運輸巷留巷支護，如圖1。

圖1 3412 工作面運輸巷留巷支護圖（mm）

3 沿空留巷支護效果

3412 工作面運輸巷留巷時圍巖變形如圖2。

圖2 3412 工作面運輸巷留巷時期圍巖變形情況

如圖2 所示，3412 工作面運輸巷留巷受工作面采動影響，巷道圍巖出現一定的變形。在距3412工作面100 m 范圍外，巷道圍巖變形逐漸穩定，在柔膜混凝土墻體側頂底板出現較大變形，最大移近量521 mm（其中底鼓量約320 mm），巷道中心位置頂底板最大移近量481 mm，實體煤側巷道頂底板變形相對最小，最大移近量432 mm，巷道兩幫最大移近量約174 mm。巷道整體呈非對稱變形，留巷后3412 工作面運輸巷有效斷面面積與設計面積的比值為86.7%，可滿足3414 工作面通風等要求。根據現場調查情況，留巷區域未發現錨桿（索）破斷、柔膜混凝土墻體開裂等變形破壞現象，3412 工作面運輸巷支護結構和圍巖完整性較好，表明了柔膜混凝土充填沿空留巷支護技術的合理性。

4 結論

賀西煤礦為提高煤炭回收率、降低巷道開掘成本，基于3412 工作面運輸巷生產地質條件，提出了柔膜混凝土充填沿空留巷支護方案，開發了柔膜混凝土充填沿空留巷支護技術，留巷后支護結構和圍巖完整性較好，適應安全生產的需求。