沿空掘巷在开滦吕家坨矿业公司的应用和推广

盖增雪

（开滦能源化工股份有限公司生产技术部，河北 唐山 063100）

沿空掘巷在开滦吕家坨矿业公司的应用和推广

盖增雪

（开滦能源化工股份有限公司生产技术部，河北 唐山 063100）

通过理论分析和实践，探索出应用留小煤柱沿空掘巷方式，解决了回采孤岛煤柱等应力集中区域的煤炭资源时，回采巷道布置的难题，提高了采掘巷道支护效果，为安全生产打下了坚实基础。

沿空掘巷；应力集中区；巷道支护；安全生产

1 矿井概述

吕家坨矿业分公司是一座地质储量丰富且地质条件复杂的大型矿井，原是亚洲最大的水采矿井，但是随着矿井开采深度的拓展和地质条件的变化，水采工艺越来越不适应。2004年全部改用综合机械化开采，以前回采巷道之间或回采巷道与采空区之间，普遍采用留设20m左右护巷煤柱的方法，确保新掘巷道的支护安全；但是随着采深的增加，地应力不断增大，部分巷道在使用中变形严重，不能满足行人、运输、通风的要求，继续增大护巷煤柱的尺寸，又会降低煤炭的采出率。为解决这一问题，经过分析论证，提出了改变现有的巷道布置方式，在部分区域采用沿空掘巷的方式布置巷道。

2 沿空掘巷技术的应用分析

2.1 5377工作面应用不合理小煤柱护巷的教训

（1）5377工作面位于-800三采区域，上部是面采空区和5375旱采工作面采空区，煤柱呈现不规则的状态分布；下部是6171工作面采空区，煤柱呈现规则分布。上下全部为采空区，5377工作面处于压力集中区域。

（2）5377工作面设计走向长度1 200 m，倾斜工作面长度60 m，煤层厚度3.5 m～4.5 m，煤层倾角13°左右。实际工作面走向长度只掘进了880m，倾斜长度60m，见图1。

（3）巷道布置分析：该工作面是一个条带煤柱，当时用对沿空掘巷的认识不足，对采场周围应力场的时空特性了解不够，在工作面两巷布置时，决定采取小煤柱护巷的方法，皮带巷下部是6171工作面采空区，皮带巷与采空区之间留设6 m的煤柱，轨道巷上部是5373水采工作面采空区和5375旱采工作面采空区，煤柱呈现不规则的状态分布，设计轨道巷的位置与采空区之间的煤柱80%都在8 m煤柱以上。认为巷道与采空区之间留设一定的煤柱会比沿空掘巷的支护效果好些，但是按照应力场调整时空特性，这个位置正好是应力较大的位置，应力最小的部位应该是煤柱的边缘部位，一般在1 m～3m的煤柱范围内是压力较小的空间。为此，导致两巷在掘出10 d后，后路巷道压力显现强烈、变形严重，致使无法继续正常掘进，被迫提前开切眼回采。后来在回采过程中，为维护生产所需巷道空间，采取了强度较大的扩帮和卧底措施，严重影响了推采速度和回采效益，给采区的安全生产也造成很大威胁。

图1 5377工作面布置示意图

2.2 沿空掘巷在6172（上）皮带巷的应用

（1）工作面概述：6172（上）工作面与5377工作面的位置环境相似，三面为采空区，属于孤岛煤柱、高应力集中区域，与之相邻的工作面5370工作面在2000年回采完毕，6172工作面于2003年回采完毕，6171水采工作面2002年回采完毕，见图2。6172工作面设计走向380 m，倾斜长度90 m，煤层厚度3.5 m，煤层倾角13°～14°。工作面内部除存在部分断层外，还有老硐纵横交错；老硐中大部分的支架没有回收。

图2 6172（上）工作面示意

（2）6172（上）皮带巷位置的选择：2005年初设计该工作面时，考虑到6172工作面已于2003年回采完毕，采空区上覆岩层活动已经稳定，根据应力场空间特性理论，应力场中，应力最小的位置是实体煤与采空区的交接处附近，同时考虑到通风和掘进的要求，决定皮带巷采取留小煤柱沿空掘巷的方式，将其位置确定在与6172工作面采空区相距2m的位置（即巷道与采空区之间留设2m的小煤柱）。

（3）沿空掘巷的实际效果：6172（上）皮带巷采用机掘方式，金属拱形支架支护，棚距0.6m，沿煤层顶板掘进。掘进过程中，巷道顶板和两帮煤壁完整稳定，基本没有压力显现，创出了班进尺14.4 m（24架）的好成绩；后来的回采过程中，巷道支护状况良好，无明显的矿压显现。自2005年4月掘进开始，到2006年2月回采基本结束，皮带巷始终压力很小，属免维护巷道。

3 沿空掘巷技术推广

由于沿空掘巷在6172（上）皮带巷的实践中取得很好效果，故在6177轨道巷的掘进设计中推广沿空掘巷方式。

3.1 6177轨道巷工作面概述

6177工作面位于-950首采区七煤层6175工作面下方，工作面的倾斜上方6173工作面于2004年回采完毕，西部6172工作面于2003回采完毕。倾斜上方6175工作面正在回采过程中，工作面倾斜下方无工程，见图3。6177工作面设计走向1300 m，倾斜长度190 m，煤层厚度3.4～4.2 m，平均厚度3.9m，煤层倾角平均17°。

图3 6177掘进工作面示意图

3.2 6177轨道巷沿空掘巷方式的选择

2006年4月设计工作面时，根据应力场空间特性理论，借鉴6172（上）皮带巷沿空掘巷的经验，并考虑到通风和掘进要求，决定该轨道巷推广采用留小煤柱沿空掘巷方式，将巷道位置确定在与6175工作面采空区相距2m的位置（即巷道与采空区之间留设2m的小煤柱）。考虑到6175工作面正在回采过程中，采空区上覆岩层的活动尚未稳定，为了确保沿空掘巷时，施工地点附近的采空区上覆岩层应处于稳定状态，决定将轨道巷分为里轨道巷和外轨道巷两部分。先掘里轨道巷，即在工作面的轨道巷与皮带巷中间布置一条中巷作为探巷，在探明地质构造的同时作为辅助轨道巷使用，中巷与皮带巷同时施工，待中巷掘过6175工作面的采空区一定位置后，拐弯向上掘一个中间眼，到达轨道巷的设计位置后，开始沿空掘进里轨道巷，达到回采条件后进行回采，而后再掘外轨道巷。

3.3 6177轨道巷的施工及效果

6177轨道巷采用机掘方式，金属拱形支架支护，棚距0.6m，沿煤层顶板掘进。掘进过程中，由于中间眼到达轨道巷位置时，6175回采面刚刚采过该位置约一个月左右，上覆岩层的活动尚未稳定，致使里轨道巷掘进初期，巷道矿压显现较为明显，在里轨道巷掘进的第一个月内，后路巷道有明显的底鼓现象，最大底鼓350 mm左右，顶板个别背板有折伤现象；但待一个月以后的掘进中，基本取得了与6172（上）皮带巷相似的效果，巷道顶板和两帮煤壁完整稳定，基本没有压力显现，掘进效率大为提高；特别是在6175工作面回采完毕3个月后，补掘外轨道巷的施工中，取得了更好的效果。故在后来6177工作面的回采过程中，巷道支护状况良好，无明显的矿压显现，巷道基本不用特别维护。

4 结论

1）留小煤柱沿空掘巷的布置方式，在吕家坨矿业公司七煤层的实践中取得了成功，它避开了应力集中区，使巷道布置在免压区内，提高了巷道的支护效果，降低了巷道的维护费用，确保了巷道断面满足安全高效生产的要求。

2）留小煤柱沿空掘巷的掘进方式是有三个条件的：第一，掘巷前的采空区上覆岩层的活动应处于稳定状态，一般应在采空区形成约2个月～3个月后掘进巷道比较适宜。第二，巷道与采空区之间留设的小煤柱宽度是有一定范围的，一般在1 m～3 m左右。第三，沿空掘巷时，采空区内无瓦斯积聚或无煤自燃现象；否则，会造成掘进时的通风困难。

3）留小煤柱沿空掘巷的掘进方式在吕家坨矿业公司应用中的启示：一是留小煤柱沿空掘巷的方式对在回收孤岛煤柱等应力集中区域的煤炭资源时，解决了回采巷道布置的难题。二是在合理解决采掘衔接的问题后，采取留小煤柱沿空掘巷的方式，不仅解决了矿山压力问题、确保巷道空间，而且提高了掘进效率，降低了维护费用，确保了安全高效的生产。三是在七煤层采用和推广沿空掘巷方式的成功，为今后其他煤层推广沿空掘巷方式提供了很好的范例。四是沿空掘巷方式的采用，减少或取消了上覆煤层预留的煤柱，不仅提高了煤炭资源的回收率，而且减少了下覆煤层中的应力集中区，有利于下覆煤层中的巷道布置。

[1]钱明高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

Application of Gateway Driven Along Goaf in Lvjiatuo Mining Industry Company

GAI Zeng-xue
(Kailuan Energy and Chemical Industry Group,Tangshan Hebei 063100，China)

By the theoretical analysis and practice,the gateway driven along goaf with preserving small pillars solves the problemof roadway distribution in the stress concentrated areas such as isolated island pillars.The roadway supporting is improved,which lays the firmfoundation for safety production.

gateway driven along goaf;stress concentrated areas;roadway supporting;safety production

TD263

A

1672-5050（2010）11-0041-03

编辑：徐树文

2010-09-19

盖增雪（1966—）男，河北唐山人，采煤工程师，从事生产技术管理工作。