突出矿井高水材料沿空留巷技术研究与应用

张红军，丁可可

(河南能源化工集团永煤公司，河南 永城 476600)

突出矿井高水材料沿空留巷技术研究与应用

张红军，丁可可

(河南能源化工集团永煤公司，河南 永城 476600)

车集煤矿为煤与瓦斯突出矿井，瓦斯治理对矿井掘进效率影响较大，为保证矿井正常采掘接替、降低巷道掘进率，采用高水材料巷旁充填技术进行沿空留巷。从高水材料巷旁充填设计与留巷工艺两个方面介绍突出矿井沿空留巷技术的应用与优化，并对留巷效果进行观测。观测结果表明：沿空留巷效果较好，最终平均宽度4.24m，平均高度2.35m，留巷断面可达到10m2，可以满足综采工作面安全生产需要。

突出矿井；高水材料；沿空留巷

Studying and Application of Gob-side Entry Retaining High Water Material of Rock Burst Mine

回采巷道是煤矿井巷主要的巷道，回采巷道长度约占60%以上，因沿空留巷具有一系列的技术经济优势，所以沿空留巷作为维护回采巷道的首选方式是必然的趋势[1]。国内专家学者对沿空留巷理论与技术研究做了大量工作，沿空留巷技术在综采工作面不断推广应用，并取得了良好的经济效益[2-6]。

车集煤矿为煤与瓦斯突出矿井，受到火成岩侵入、瓦斯治理等因素的制约，巷道掘进速度缓慢，影响正常采掘接替。为有效解决以上问题，并消除孤岛工作面、实现连续开采，车集煤矿在2709工作面实施高水材料巷旁充填沿空留巷技术。

1 工程概况

1.1 工作面概况

2709工作面位于27采区南翼，2709下巷埋深-672.5～-742.5m，走向长度为788m，该区域揭露二2煤层，2709工作面煤层厚度0～5.1m，平均为3.05m；煤层倾角9～19°，平均12°。2709工作面下巷倾角平均6°，下巷附近工作面的倾角约为4～15°，平均8°。顶底板岩性如表1所示。根据探测，煤层中存在火成岩侵入区，煤炭回采在一定程度上会受到火成岩入侵的影响；该煤层属Ⅲ类不易自燃煤层；煤尘无爆炸危险性；最大相对瓦斯涌出量为7.56m3/t；地压在局部地段显现明显。

1.2 2709工作面下巷支护参数

2709工作面下巷采用锚网索联合支护，设计断面宽4.2m，高2.5m。巷道顶板采用锚网索联合支护，采用φ22mm×2200mm高强锚杆，锚杆间排距800mm×800mm；顶板铺设网孔规格为70mm×70mm的钢筋网；顶板每排使用1片6眼4.2m的M钢带；顶板施工4排锚索梁支护，锚索梁“迈步布置”，锚索规格为φ18.9mm×7200mm，锚索梁采用16号槽钢加工，眼距1600mm。两帮采用φ22mm×2200mm高强锚杆支护，使用竖向M钢带，锚杆排距为800mm，铺设小眼点焊钢筋网。下帮中部打设一排走向锚索，锚索规格为φ18.9mm×6000mm，锚索梁采用16号槽钢加工，眼距1600mm。锚(索)网梁支护方式如图1所示。

表1 顶底板岩性

2 充填工艺流程

巷旁充填选用高水充填材料，水与固体充填料(甲料+乙料)质量比为1.8∶1；根据生产进度与充填组织要求，使用额定工作压力8MPa，额定工作流量700L/min的ZBYSB700/8-55型煤矿用液压双液注浆泵与φ57mm×6mm无缝钢管(甲料、乙料浆液单独输送)来完成浆体的泵送工作。具体流程如图2所示。

图1 2709工作面下巷巷道支护示意

3 沿空留巷支护设计

3.1 巷旁充填体几何参数

从充填体稳定性及技术经济最佳等方面综合考虑来确定充填体几何形状与尺寸，通过数值模拟计算等手段，结合工程类比，确定2709工作面下巷沿空留巷充填断面选择为矩形，高度2.4m、宽度3.8m，并充填体中置入22mm×4100mm 锚栓，以限制充填体水平变形。

图2 2709工作面下巷沿空留巷巷旁充填工艺流程

3.2 沿空留巷加强支护设计

为保证巷旁充填工作安全顺利进行，减轻工作面采动时支承压力对巷道的影响，确保留巷达到较好效果，在对巷旁充填作业点进行可靠支护，形成安全工作空间的同时，还需对工作面前后方巷内进行临时补强支护。

(1)巷道超前补强支护 在巷道非回采侧帮中部补打1根φ18.9mm×6000mm低松弛钢绞线锚索，排距为1.6m，以限制煤壁在矿压作用下被压酥而导致片帮进而影响巷道的稳定。

(2)巷道超前支护 2709工作面回采巷道超前加强支护距离20m。超前支护采用4组(8台)超前支护支架，初撑力要求不小于15MPa。

(3)工作面后方巷道临时加强支护 采用单体支柱配合Π型梁架棚支护(1梁3柱，棚距为800mm)，加强范围为滞后工作面煤壁约60m，在地质条件较差的地段需适当扩大加强范围。

(4)巷旁充填支护 待充填区域支护：架前进行锚网支护，锚杆间排距为800mm×600mm，架后补打锚索+走向铰接梁棚支护；充填作业道：架后打设双排走向铰接梁棚支护，采空区侧一排主要作用为挡矸，充填体侧支护棚作用为加固支护；充填体支护：在充填体中植入锚栓，间排距800mm×800mm，配合W型钢带和木托盘使用，达到加强充填体强度和稳定性的目的。

加强支护设计见图3。

图3 加强支护示意

4 现场应用与效果分析

4.1 沿空留巷效果

车集煤矿2709工作面下巷沿空留巷778m。沿空留巷结束后，对巷道围岩变形情况进行观测(如图4所示)，沿空留巷平均宽度4.24m，平均高度2.35m，基本可以满足巷道设计尺寸要求(宽度4.2m，高度2.5m)，沿空留巷效果较好，基本满足后期工作面回采需要。

图4 沿空留巷断面尺寸

同时经过对巷道及充填体支护优化，充填体完整性和稳定性得到保证。从2015年9月沿空留巷结束至今的10个月时间里，基本未出现变化。

4.2 瓦斯治理效果

(1)2709工作面下巷通过2709回风联巷、2713底板抽放巷与27回风巷相连，可以利用沿空留巷成巷段作为工作面回风巷。实现上巷、下巷进风、沿空留巷回风的Y型通风方式，解决了沿空留巷局部通风机通风所带来的风流稳定性差、维护工程量大及U型通风所带来的隅角瓦斯积聚、超限问题。

(2)在沿空留巷内施工下一工作面顺层抽放钻孔，提前对下一工作面瓦斯进行瓦斯治理，有效延长了瓦斯抽放时间、提高了瓦斯抽放效果。

(3)高水材料充填体密闭性较好，可以有效封闭采空区，防止采空区瓦斯涌出。同时在充填体上部采取埋设管路进行瓦斯抽放，进一步降低采空区瓦斯浓度。

4.3 工作面推进度

工作面进行沿空留巷时，工作面生产组织按照早班检修(同时安排沿空留巷班人员进行充填作业)，中班割煤6刀/d，夜班进行瓦斯治理措施的流程进行。全月推进度108m/月(与原生产组织进度一致)。经过对工作面的生产组织的优化，充填作业和早班检修进行平行作业，保证了沿空留巷不影响工作面的推进度。

5 结 论

2709工作面采用高水材料巷旁充填沿空留巷技术，留巷效果较好，满足后期回采需要。同时沿空留巷为瓦斯治理赢取了时间，大大降低了巷道掘进量，使得工作面提前10个月具备回采条件，保证了矿井的正常采掘接替；实现无煤柱连续开采，增加了煤炭资源采出率的同时避免形成孤岛工作面。

[1]华心祝.我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议[J].煤炭科学技术，2006，34(12)：78-81.

[2]袁 亮.低透气性煤层群无煤柱煤气共采理论与实践[J].中国工程科学，2009，11(5)：72-80.

[3]袁和生.煤矿巷道锚杆支护技术[M].北京: 煤炭工业出版社，1997.

[4]康红普，朱泽虎，王兴库，等.综采工作面过上山原位留巷技术研究[J].煤炭学报，2002，27(5)：458-461.

[5]徐张保.综采工作面巷旁充填护巷理论及技术[J].煤矿安全，2010，41(9)：39-41.

[6]张振芳，魏 城，李闻杰.综采工作面巷旁充填护巷理论及技术[J].煤矿安全，2010,41 (9)：65-67.

[7]勾密峰，管学茂，张海波.粉煤灰巷旁充填胶凝材料的制备与机理分析[J].煤矿安全，2009,41 (12)：5-7.

[8]黄艳利，张吉雄，巨 峰.巷旁充填沿空留巷技术及矿压显现规律[J].西安科技大学学报，2009，29(5)：515-520.

[责任编辑：林 健]

特殊采煤与矿区环境治理

2016-08-22

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2017.01.018

张红军(1977-)，男，河南滑县人，工程师，主要研究方向为巷道支护技术应用。

张红军，丁可可.突出矿井高水材料沿空留巷技术研究与应用[J].煤矿开采，2017，22(1)：77-79，35.

TD353.8；TD322.3

B

1006-6225(2017)01-0077-03