沿空留巷技术在集贤煤矿的运用

肖 巍

敦化市国土资源局矿产分局，吉林敦化 133700

沿空留巷技术在我国许多煤矿已被应用，沿空留巷技术具有很多优点，在条件适宜的矿井采用可以缓解采煤工作面接续紧张的局面，可以节约大量的巷道掘进费用。以笔者曾经实习工作过的黑龙江双鸭山集贤煤矿为例，集贤煤矿在30余年的应用实践中不断进行留巷支护改革，取得了良好的经济效益。

1 矿井概况

集贤煤矿1968年破土动工，1974年10月简易投产，初期设计能力60万t/年，1974年经煤炭部立项，1989年完成改扩建工程，设计能力提高到120万t/年，现有地质储量8881.9万t，尚可服务年限74年，具有非常广阔的发展前景。集贤煤矿是合江地区煤田的一部分，煤系地层为中生界侏罗系地层，主要含煤地层为鸡西群城子河组，共含煤层十余层，其中厚度大于0.7m的可采煤层共七层，分别为3#、5#、9#、12#、15#、16#、17#等煤层，总厚度8.13m。其中9#、16#煤层是本矿普遍发育的主采层，9#煤层平均厚度为1.86m，倾角18°，浅部顶板层节理发育，极易冒落，为Ⅰ级顶板，夹矸厚度为0.5m～0.8m，为黑色细砂岩，性脆，遇水成泥状，向深部发展，夹矸变薄，顶板变硬。16#煤层平均厚度为1.32m，倾角14°，直接顶为平均1.2m的复合顶板，由页岩、砂岩和薄煤互层构成，在现有条件下用普采顶板不易管理。其它各层围岩条件较好，但均属局部发育。

2 问题的提出

随着采煤机械和运输提升机械功率的不断增大，采煤工作面的推进速度也相应的提高了许多，因此，采煤工作面的正常接续又成为煤矿生产的一个新课题。集贤煤矿可采煤层均低于1.9m，3#层、12#层煤厚均在1.2m左右，5#层、9#层煤厚均在1.5m左右，对于薄煤层巷道掘进岩石拉底量、出货量大，相应地造成矸石运输工作量增大和掘进成本增加，降低了掘进速度，造成了采煤工作面接续紧张的局面。采用沿空留巷技术很好地解决了采煤工作面接续紧张的局面，同时也节约了大量的回采巷道掘进费用，收到了良好的效果。

3 沿空留巷技术在集贤煤矿的发展

单孔掘进沿空留巷技术在集贤煤矿1.8m以下煤层中已推广应用多年。从1974年投产至今已发展成3种形式。第一种，1974年～1994年，巷道采用工字钢棚子支护，棚距1.0m，巷旁采用矸石带支护，矸石带宽4.0m。第二种，1994年～2003年，巷道内以掘进时的锚杆支护作为巷内支护，巷旁采用水泥煤浆矸石墙支护，墙体宽为2.4m。第三种，2003年以来，该矿在4309采区的几个工作面在支护技术上进行改进，即以单孔掘进打设的锚索作为巷内支护，巷旁采用水泥煤浆砌矸石墙作为支护，取得了良好效果。

实例1。该矿1209采区左二片工作面，面长110m，采高1.5m，无伪顶，直接顶厚1.9米，直接顶与老顶间有一层厚0.1m的煤线，层节理不发育。原巷道支护是锚杆支护，两排矩形布置，间排距为1.0m×1.0m，巷宽2.8m，直接顶垮落步距23m左右，该面在回采过程中留巷方法为：

1）巷旁支护采用水泥煤浆砌筑矸石墙，墙体宽2.4m，留巷内采用滞后工作面50m，沿巷道打设两排单体液压支柱，柱距1.2m，排距1.4m。由于空区外50m顶板基本稳定，因此，滞后的单体随工作的推进向前移动，而空区50m内的单体能更好地保护石墙并控制顶板下沉。该面回采后，局部巷道发生冒顶，大部分巷道状态良好；

2）沿空留巷后，该巷道顶底板间移近量平均0.2m～0.3m，巷道高度1.8m，巷道断面4.86m2～5.32m2，此巷道作为左二片工作面的料道及回风巷，采煤工作面采用上行通风，工作面入风量243m3/min，回风量228m3/min，漏风15m3/min，工作面风流稳定，上隅角风量正常，同时巷道高度也满足下料运输及行人要求，符合《煤矿安全规程》规定，该留巷巷道645m长，回采后共有4处顶板发生冒落，总计冒顶长40m，最大冒高2.0m,与直接顶厚度相同；

3）该巷道节约钢梁棚子支护费用及其他费用4万余元，节省坑木费用8千余元，总计节省3.8万余元。

实例2。由于锚索支护技术的推广，为加强留巷直接顶的支护强度，该矿在掘进施工4309右三片时，采用了锚索支护，锚索两排矩形布置，间距2.0m，排距1.4m，托盘长0.5m，与巷道方向平行打设，锚索绳长4.0m，锚深3.7m，处露0.3m，采用2支药卷锚固，锚固长度1.2m，巷道宽2.8m，巷高2.1m，回采时需留巷580m。

（1）巷旁支护采用水泥煤浆砌矸石墙，墙体宽2.0m，留巷内滞后支护及要求与1209采区左二片相同，在该面回采完后，留巷状态良好，无一处冒顶；

（2）沿空留巷后，该巷道顶底板间移近量在0.1m～0.2m之间，巷道高1.9m～2.0m，更好地保证了留巷巷道的断面及顶板的完整性；

（3）该留巷巷道的锚索成本虽高于锚杆成本，但由于锚索间距是锚杆间距的2倍，巷旁支护的水泥煤浆矸石墙的宽度减小0.4m，既节省了水泥消耗又节省了取矸量。再者，采用锚索支护后防止了直接顶与老顶间的离层冒落，避免了处理冒顶的人工费和材料费，同时也减少了安全隐患。经计算，该面节省了支护费用（包括处理冒顶的支护）17400元，人工费3200元，总计节省20600元。

4 三种沿空留巷技术分析

沿空留巷实质就是如何控制巷道直接顶不冒落。采用第一种支护方法，取矸困难，劳动强度大，二次支护又是被动支护顶板，成本高。第二种支护方法，取矸量较小，劳动强度及其他方面都优于第一种方法。在直接顶稳定的条件下，采用第三种方法将成为该矿的最佳支护方式，它从安全生产、成本效益等方面均优于第一、二种留巷支护方法。采用第二种与第三种留巷技术，可以取消巷内棚子的原因在于：1）留巷巷道处于减压区内，顶板下沉量通过实测在0.1m～0.25m之间，在顶板岩石弹度内只会离层，不会产生断裂；2）由于原巷道是锚杆支护，预应力大，锚深可根据顶板岩性进行调节，可将各层紧紧压成一体，是积极支护。且每根锚索或锚杆相当于是一根强有力的点柱，减少了顶板的跨度，增加了顶板的稳定性；3）在载荷的作用下，直接顶各分层都受压和拉状态，顶板不易发生离层错动，提高了抗弯强度；4）锚索或锚杆对顶板冒落起悬吊作用。因此在直接顶稳定，层理不发育的巷道内，巷旁采用掘进的原支护（锚杆或锚索）为留巷巷道内支护，当直接顶厚度在1.5m～8m时，最适合采用锚索支护。当直接顶离层破碎时，必须采用工字钢棚子支护，由于顶板的离层脱落，锚索或锚杆就失去了支护作用。

另外，通过实践认识到，巷旁支护不是越宽越好，巷内采用锚杆支护时，巷旁的水泥煤浆砌成的宽度，是采高的2倍～2.2倍为宜。而巷内采用锚索支护时，由于其支护强度大，巷旁的水泥煤浆砌成的石墙，主要起切顶和挡矸作用，其宽度一般取采高的1.5倍～2倍为宜。而巷内采用棚子支护时，巷旁的石墙宽度取采高的2.5倍～3倍为宜。

随着科学技术的发展，沿空留巷技术也在不断变化更新。围岩支护由被动支护变主动支护的理论已经成熟。所以，在留巷技术上考虑安全的前提下，既要经济，也要有利于发展生产，各煤矿应根据不同的采高，不同的围岩状态，通过现场实践，摸索出适合本矿的最有效方法。

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[2]布铁勇，冯光明，贾凯军.大采高综采沿空留巷巷旁充填支护技术[J].煤炭科学技术，2010(11).

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