浅谈墩柱式支护在沿空留巷中的应用

栾兴亮　王明波　刘文

【摘 要】传统式沿空留巷的支护一般采用砌块、支设模盒浇筑砼块、密集支柱等方式，但存在与老空区隔离密封不好、巷道变形量大、施工困难等问题，本文通过对在济宁二号煤矿93下06工作面沿空留巷采用墩柱支护进行探讨研究，为同类条件下的沿空留巷提供了一些经验。

【关键词】墩柱式支护；墩柱模具；施工工艺

济宁二号煤矿是济东煤田开发的第一对矿井，设计生产能力为400万吨/年，1989年12月建设，1997年11月8日建成投产，采用立井开拓，划分为二个水平，主采煤层为3上和3下煤。由于矿井位于城区附近，地面村庄多，随着城市规划发展，造成矿井可采区域逐渐减少和生产接续紧张的局面，采用传统的工作面布置方式和掘进施工工艺无法满足矿井正常生产接续和保证矿井安全高效发展，而沿空留巷能够很好的缓解生产接续紧张的局面，采用沿空留巷施工工艺能够达到邻面接续的目的，而传统式沿空留巷的支护一般采用砌块、支设模盒浇筑砼块、密集支柱等方式，但存在与老空区隔离密封不好、巷道变形量大、施工困难等问题，这就必须寻找新的沿空留巷方式，为顺利实现沿空留巷，确定在93下06工作面采用墩柱支护进行沿空留巷。

1 工作面概况

93下06工作面位于九采区中部，上部为九采3上工作面采空区，西侧为93下07工作面，南到井田边界煤柱，平均煤厚3.03m；煤层产状变化大，北部倾角较大，南部相对平缓，煤层结构简单，煤层普氏系数（f）一般在1.91左右，为软～中等硬度煤层；老顶为平均厚12.77m中砂岩，直接底为平均厚1m泥岩，老底为平均厚1.24m粉砂岩；瓦斯绝对涌出量为0.02m3/min；CO2绝对涌出量为0.43m3/min；煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸指数为31.38～43.67%；煤层有自然发火倾向，自然发火期为3～6个月。

2 巷道支护

根据工作面煤层赋存状况以及围岩性质，确定采用以下支护方式：

2.1 刷帮前

工作面东侧为运输顺槽，断面为矩形，采用锚网梁支护。巷道净宽×净高=4×2.8m，断面积11.2m2，顶部采用树脂锚杆Φ22×2200mm，间排距为800×900mm，两帮采用Φ20×2200mm树脂锚杆，间排距为800×900mm。

2.2 刷帮后

沿原运输顺槽西帮扩帮2.4m，整个断面落底至净高3.1m，最终将顺槽断面改造为净宽×净高=6.4×3.1m，采用锚网+钢带+锚索+单体+墩柱复合支护方式，顶板采用？准22×2200mm高强度树脂锚杆，帮采用？准20×2200mm高强度树脂锚杆，间排距均为800×900mm，沿刷大后巷中施工墩柱，墩柱外径426mm，墩柱施工后，两侧净宽均为2.987m。顶板沿巷中布置4排锚索，间排距2200×1800mm；刷帮侧距底板1.5m处施工？准18×4000mm帮部锚索钢带加强支护，间距1800mm，钢带接头处相互压接。

3 墩柱模具

1）墩柱使用壁厚8mm无缝钢管制作，每套墩柱分为上下两部分，下节内外直径分别为390mm、406mm，上节内外直径分别为410mm、426mm，下端模具圆筒直径较小，能够内嵌至上端模具中，通过上下滑动上部模具达到调整墩柱高度的目的，当巷道高度在3.5m以下时，每节长度2000mm；当巷道高度在3.5-4.0m时，每节长度2300mm，上下节搭接不少于500mm。为方便模具的立设，在墩柱上下节焊超吊点，及单体支撑座，可使用单体把模具上节支撑到顶板上，保持接顶严密。

2）在模具上节上端焊接了充填口，在确保接顶的情况下，实现过盈充填；为达到模具回收、复用，在模具下节距底板200mm位置，设置了放料口，放掉充填材料可回收模具。充填口和放料口都设置了厚度为3mm封口板，下部的放料口封口板在墩柱充填前提前安设，上部的充填口封口板在墩柱充填后安设。

4 墩柱施工工艺

墩柱模具由地面加工成型运输到现场，墩柱施工用料采用集中备料、集中浇注施工方式。墩柱浇注用材料在地面按照质量比砂：石子=1：1.6，在井上集中均匀拌制。墩柱施工顺序：清理到实底→立设模具→固定振动装置→开启喷浆机充填→二次充填接顶。

5 效益

5.1 直接经济效益分析

93下06工作面若不采用沿空留巷技术，则需留设3.5m煤柱护巷，该煤柱的煤量为：1547m×3.5m×3.03m×1.35kg/m3=2.2万t。按煤炭售价520元/t算，回收煤柱效益就达1144万元。

5.2 社会效益

1）墩柱沿空留巷技术的成功实施提高了煤炭资源回收率，解决了工作面接替紧张的局面，促进了采煤方法和巷道布置的改革。

2）减轻了工人劳动强度，改善了工作环境。

3）为实现安全高效的目标创造了有利条件，改善了矿井的安全生产面貌，具有推广应用价值。

4）沿空留巷墩柱式支护施工简单、费用低，丰富了沿空留巷巷旁支护形式，促进了沿空留巷技术的可持续发展。

5.3 存在不足

1）若顶底板岩石比较松软破碎，采用本方法将造成墩柱穿顶穿底，因此不宜采用。

2）由于墩柱属于不连续巷旁支护体，很难很好的隔绝采空区，因此对于高瓦斯、煤尘易自燃、煤尘具有爆炸危险性矿井，应谨慎应用。

[责任编辑：田吉捷]