综放工作面沿空侧回采巷道维护技术应用研究

倪怀华（山西阳泉煤业（集团）有限责任公司，山西阳泉　045000）



综放工作面沿空侧回采巷道维护技术应用研究

倪怀华
（山西阳泉煤业（集团）有限责任公司，山西阳泉045000）

摘要：随着综放开采技术的广泛应用，阳泉矿区相关的一些针对性技术问题也越发明显，尤其经历相邻工作面采动影响的综放面沿空侧回采巷矿压显现剧烈，严重制约了综放工作面生产潜力的发挥。阳煤一矿S8102综放工作面回风巷由于受侧向采空区支承压力与采动影响的双重作用，巷道严重变形，局部断面面积不足0.5 m2，工作面回风巷巷道围岩变形剧烈，工作人员无法顺利通过回风巷，同时也对工作面的通风管理造成严重的不利影响，大大制约了安全高效生产。

关键词：沿空侧回采巷道；维护技术；留煤柱护巷

1　综放工作面沿空侧回采巷道地质生产条件

阳煤一矿S8102综放工作面水平标高为+615 m～665 m，地面标高为+995 m～+ 1 214 m，走向长度1 560 m，倾斜长度240 m，其中回风巷为采空区侧巷道，煤柱宽度为12 m。工作面在掘进过程中共揭露挠曲构造13条，断层2条，未发现陷落柱、冲刷或其他地质构造。随着开采强度的不断加大，瓦斯绝对涌出量增加，绝对瓦斯涌出量80 m3/min，相对涌出量11.5 m3/t。开采15#煤层，煤厚平均为6.09 m，倾角平均为7°，煤层赋存稳定，结构复杂。工作面共布置4条巷道：进风巷沿底掘进，用于运输煤炭；回风巷沿底掘进，用于回风和运输物料；内错尾巷沿顶掘进，解决本煤层回风落山角瓦斯；走向高抽巷布置在顶板岩层中，用于抽放瓦斯。S8102综放工作面回风巷回采期间严重变形，局部断面面积不足0.5 m2，工作人员无法顺利通过回风巷，同时也对工作面的通风管理造成严重的不利影响，由于复杂应力场的耦合作用，回采巷道矿压显现剧烈，需多次返修，维护费用高，而且工人劳动强度大，作业环境差，严重制约了矿井安全高效生产。

2　综放沿空回采巷道维护技术研究

影响阳煤一矿S8102综放工作面靠采空区侧巷道稳定性的主要因素为上采空区的侧向支承压力与本工作面的超前支承压力的叠加作用，使得采空区侧回风巷矿山压力显现特别剧烈。本论文提出三种应对措施：沿采空区侧留大煤柱，将采空区侧巷道布置在侧向支承压力之外的原岩应力中；沿空留窄煤柱护巷，将沿空巷道布置在应力降低区内；开掘卸压巷，转移采动引起的高应力，最终使保护巷道处于应力降低区。

（1）沿采空区侧留大煤柱护巷

煤柱宽度决定了巷道与回采空间之间的距离，从而影响到回采引起的支承压力对巷道影响程度及煤柱单位面积的载荷；煤柱的宽度及其高宽比，对煤柱的极限承载能力有很大影响，从而影响煤柱的稳定性和巷道的围岩变形。数值计算可知，在采空区侧留25 m大煤柱，在掘进期间，顶底板移近量为220 mm，两帮移近量为200 mm；在回采期间，顶底板移近量达970 mm，两帮移近量达910 mm，与12 m煤柱护巷相比，巷道表面位移量大幅降低，有利于巷道的维护，留大煤柱护巷有利于煤柱自身的稳定，煤柱稳定性为巷道围岩稳定性的关键问题，煤柱过窄，不但煤柱破碎，实体煤帮也破碎，巷道围岩稳定性差、承载能力小；同时能形成相对有利的应力环境，采空区边缘的煤体应力存在降低区、升高区和原岩应力区，为减少巷道围岩压力，应将巷道布置在应力较低的区域，对巷道及煤柱的稳定都极为有利。因此，巷道布置在原岩应力区是合理的。

留大煤柱护巷还可以有效避免漏风及采空区侧渗漏有害气体，这对于高瓦斯矿井特别是发生过漏风及着火事故的矿井具有重要意义。S8102综放工作面回风巷距S8101采空区留25 m大煤柱，巷道处于支承压力峰值变化范围之外，基本不受侧向支承压力的影响，有利于巷道的维护。通过在S8201综放工作面回风巷工业性试验，S8201工作面回风巷两帮相对移近量累计最大为370 mm，顶底板相对移近量累计最大为310 mm。巷道变形小，易维护，巷道断面能够满足安全生产的需要。与S8102综放工作面回风巷相比，每米支护成本减少1 292.48元，总节约支护成本215.84万元；工作面月多推进4 m，多出煤炭8 185 t，每月可多实现利润81.5万元；巷道维护状况得到大大改善，基本不需要返修，工人劳动效率高，吨煤效益得到大大提高。

（2）沿采空区侧留窄煤柱护巷

随着开采深度增加、放顶煤综采的广泛应用和高强度锚杆支护技术的应用，留窄煤柱的综放沿空掘巷已经在我国潞安、兖州等许多矿区成功应用，在受到工作面采动影响之前围岩并未发生塑性流变，大部分巷道是稳定的[1]。由于上区段工作面回采，在采空区边缘形成侧向支承压力，采空区边缘煤体形成破碎区和塑性区，承载能力降低，但由于沿空掘巷在基本顶三角块结构的保护下，处于应力降低区，因此窄煤柱是可以稳定的[2]。数值模拟结果显示，留5 m窄煤柱护巷方式下，在掘进期间，顶底板移近量为500 mm，两帮移近量为250 mm，与12 m煤柱下的顶底板移近量1 400 mm，两帮移近量1200 mm相比，围岩变形得到很大的改善；在回采期间，顶底板移近量达900 mm，两帮移近量达1 900 mm，而12 m煤柱下顶底板移近量达1 800 mm，两帮移近量达2 200 mm，两者相比，窄煤柱护巷方式下围岩得到了很好的控制，窄煤柱护巷是可行的[3]。

（3）开掘卸压巷

卸压法的实质是从降低围岩应力角度出发，改善巷道围岩应力环境，从而达到和控制巷道变形的目的，采用切缝、打钻孔、松动爆破、卸压煤柱及在被保护巷道上方开掘卸压巷等卸压法控制巷道变形。

3　实施效果

综合分析综放沿空回采巷道失稳机理及围岩稳定性控制，该维护技术已经在阳煤集团其它矿工作面应用推广，实现了综放工作面沿空侧回采巷道围岩稳定性控制，保证了矿井安全高效生产，阳泉矿区及其他类似条件下矿区已大力推广应用该技术并取得了显著的经济社会效益。

（1）减轻了工人的劳动强度、改善了作业环境

该技术使得巷道围岩支承压力大大降低，巷道变行小，易于维护，基本不需返修，减少了支护材料的搬运量，大大降低了工人劳动强度；回采巷道断面尺寸得到有效控制，通风条件得到极大改善，工作面空气质量有所提高，温度适中，极大改善了作业。

（2）加快了工作面推进速度，提高了生产效率

回采巷道围岩较为稳定，减少了巷道维修时间，工作面多推进4 m/月，多出煤炭8 185 t/月，加快了综放工作面回采速度，大大提高了生产效率，有效保证了国家煤炭能源需求，为国民经济生产做出了重要贡献。

（3）有效满足了通风，大力保证了矿井安全生产

回采巷道断面大，通风能力能够满足工作面正常需要，同时，防止与侧向采空区发生裂隙联系，避免了侧向采空区有害气体向回采空间渗漏，有效防止了发生残煤自燃及瓦斯爆炸，大力保证了矿井安全生产。

（4）改进了维护技术，提供了有益的理论实践参考

针对复杂条件下巷道维护难题，改进了维护技术，实现了巷道围岩稳定性控制，提出了系统科学的矿压理论及维护技术，不仅为该矿区巷道维护积累了重要的经验和有益的参考，也为我国其他矿区类似条件下的煤矿安全高效生产提供了重要的参考，对建设安全高效矿井具有重要意义。

小结：实践证明综放沿空回采巷道失稳机理及围岩稳定性控制该技术推广应用有利于矿井安全生产，具有积极意义。

参考文献：

［1］李晋平.综放沿空留巷技术及其在潞安矿区的应用［D］.北京：煤炭科学研究总院，2005.

［2］侯纯刚，杨科.综放回采巷道护巷煤柱合理留设分析［J］.煤，2006（05）：47-48，74.

［3］梁兴旺，王连国，何兴华，等.沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定［J］.矿业研究与开发，2007（02）：29-31.

(编辑：王智圣)

不仅用于连接船舶电力、照明设备，而且还应用于通信、电子计算机、信息处理设备中的信号传输和控制系统。船用电缆的选择在船舶电力系统设计中极为重要，正确合理的进行船用电缆的选型和敷设可提高船舶航行的安全性、可靠性和造船成本的经济性。

Research on the Application of Maintenance Technology of the Goaf along the Goaf in the Fully Mechanized Caving Face

NI Huai-hua
（Yangquan Coal Industry（Group）Co.，Ltd，Yangquan045000，China）

Abstract:With wide application of fully mechanized top coal caving mining technology，Yangquan some specific technical problems are more and more obvious，especially adjacent working face mining influence of fully mechanized caving face along the side of the empty mining roadway pressure severe appearance，severely restricted in fully mechanized top coal caving working face production potential of the play. Yang coal mine S8102 ensemble put working face return airway due to lateral mining goaf support pressure and mining influence of the dual role，severe deformation of the roadway，partial cross-section area of less than 0.5 square meters，the working face return airflow roadway surrounding rock of intense deformation，the staff can not pass return air lane，at the same time，also on the working face ventilation management caused serious adverse effects，greatly restricted the safe and efficient production.

Key words:along the empty side of the roadway；maintenance technology；coal pillar protection

作者简介：倪怀华，男，1985年生，山东苍山人，大学本科，工程师。研究领域：采煤技术优化。

收稿日期：2015－05－11

DOI:10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2015. 11. 042

中图分类号：TD353

文献标识码：A

文章编号：1009－9492 ( 2015 ) 11－0163－03