无煤柱开采方案设计

王依雷 王桂林

【摘 要】 分析综采工作面沿空留巷的巷道支护工艺、强度校检，全面论述了无煤柱开采的可行性，为综采工作面顺利回采垫定了基础。

【关键词】 综采 沿空留巷 支护 安全 强度

1 研究背景

我矿3#煤二采区平均走向长约833m，倾斜长度约520m，布置3个工作面，工作面平均长度约168m，若按原工作面布置方式，需6条顺槽，若采用沿空留巷方式，总巷道掘进工程量约为3840m，少掘进2条巷道约1600m，回采煤量为128万吨，增加产量9.7万吨），大大减少了巷道掘进工程量，提高煤炭回收率，节约掘进费用。

2 沿空留巷方案

根据架棚密集支护式沿空留巷的矿压观测和施工经验，结合本采区具体地质情况并参照其它矿经验准备将留巷过程划分为超前支护、抗压、整修三个阶段。

（1）超前支护阶段：根据回采工作面矿压显现规律，为使开采后原巷道顶板在动压影响下不致垮落，对巷道进行加强支护，打三道单体铰接顶梁，并在回采时预留5m护巷煤柱，每隔20m开掘联络巷，配合木垛、单体支柱支护，不仅施工速度快，而且可大幅提高原巷支护强度，实现切顶卸载，实现巷道变形小、维护效果好，断面满足生产的目的，将巷道成功留住。

（2）抗压阶段：矿压资料显示，在工作面后约60m（待定）处，矿山压力最大，巷道变形最严重，在工作面后约120m（待定）处矿压趋于平稳，因此工作面切顶线后120m（待定）范围内实施第二阶段措施，主要是利用维持留巷内的各种加强支护措施抵御巷道压力，将巷道变形和围岩破坏降低到最小，使巷道在经历动压影响后保持围岩的完整。

（3）整修阶段：即待采动影响（滞后区）稳定后对巷道进行卧底整修，消除变形影响阶段；矿压资料显示，在工作面后约120m（待定）外矿山压力趋于平稳，采动影响明显减小，因此在工作面切顶线后120m（待定）以外，对变形的巷道进行卧底整修，并将单体替换成工字钢架棚，以满足生产需要的断面。

3 沿空留巷技术要求

（1）为了满足运料巷运输和行人要求，巷道沿空留设时向上帮加宽600mm，为巷道变形留出变形空间，原巷道净断面为宽×高=4.0×3.0m，矩形，巷道成巷（使棚后）净断面不小于3.4×2.8m（腰宽×中高）；工字钢棚腿不得低于3.6m。

（2）巷道支护：巷道顶板在锚网支护基础上，支设三排单体支柱对巷道进行加强支护，在采动压力稳定后整修时套矿工钢架棚支护。

具体要求如下：

①单体支护：单体配金属铰接顶梁加强顶板支护，顺巷打三排，其中第一排靠上帮，单体配合十字铰接顶梁，十字顶梁上帮侧铰接工字钢护帮柱，一梁一柱，柱距500mm；第二排单体配合与十字顶梁铰接的铰接顶梁支设，柱距500mm；第三排单体配合顺巷铰接顶梁，一梁两柱支设，柱距600mm；第一排、第二排打在上帮，分别距巷道中线1.80m、1.25m，第三排打在巷道中心线下侧0.45m处，单体支柱穿鞋，保证单体初撑力不小于90KN，并要迎山有力，顶板与顶梁之间加垫2.4m长半圆木，一梁两块。

②沿空留巷维修支护：待采动压力稳定后整修时，套矿工钢架棚支护（采后回收），梁长3.2m，腿长3.6m，棚距1.0-2.0m，视顶板及压力情况调整，但保证巷道中净高不小于2.8m。架棚顶帮裱背严密，以撑木将梁、腿顺巷逐架撑牢。顶板破碎，压力大时，在靠上帮第一排顶梁下加打一临时单体点柱，采用一梁两柱支护，靠近采空区侧每隔5m排一个木垛支护顶板，木垛打于第二排单体以上；待采动压力稳定后为防止跺袋子一侧采空区漏风，适当采取措施进行密封。

4 支护强度校验

沿空留巷要求巷道支架能有效地控制采动引起的强烈变形，而本身不受破坏，经验表明，由于沿空留巷围岩变形强烈，刚性支架不适应采动影响变形阶段的支护要求，支架损坏十分严重，受巷道开掘和工作面回采两次动压影响，巷道垂直变形量约为采高的30%—40%，横向可缩量约为采高的25%—30%。据此分析，锚网支护在发生较大变形量后，仍可保证巷道完整，同时也必须采用可缩性支架来抵抗采动影响段的巷道变形，而单体支柱具有较高的增阻速度和支护阻力并有较大的伸缩量，比较适合沿空留巷的矿压升高影响段的加强支护，将点柱或架棚等二次支护结构放在采动影响稳定后进行。一般情况下，沿空留巷的支架是难以阻止上位岩层处于平衡状态以前所产生的顶板的回转与沉降的，但支架提供的支护阻力，应能避免直接顶板与其上部岩层之间产生明显离层，以及岩层断裂发生错动，保证上覆岩层运动趋向缓和时，很快使支架与围岩处于相对平衡状态，有效地控制顶板下沉；因此，在直接顶板容易冒落，其厚度大于煤层采厚的3～5倍，即老顶动压不大的情况下，沿空留巷基本支架的阻力，可按能支承直接顶板的岩层重量考虑，在极端的情况下，直接顶沿巷道煤帮处断裂，岩层之间力的联系完全丧失，直接顶的全部重量都作用在支架上。

5 结语

经过不懈努力和探索，对无煤柱开采技术有了充分的认识，在提高煤炭回收率的同时，不仅提高了矿井经济效益，而且为无煤柱开采技术管理积累了宝贵经验。