中兴煤矿沿空留巷技术实践总结

王智儒

（汾西矿业中兴煤业，山西 交城 030500）

1 矿井概况

中兴煤矿隶属于山西焦煤汾西矿业集团，井田位于山西省交城县岭底乡郭家庄以北至柏崖头、光足上以南，属清交矿区清徐详查勘探区的一部分。矿井井田东西长为5.5km，南北宽4km，面积19.8627km2。可采煤层为2#、4#、5#、6#、8#、9#煤层，现主采2#、4#煤层，划分为+760m、+680m两个水平开采。高瓦斯矿井，自然倾向性为Ⅲ类不易自燃，水文地质类型为中等。

中兴煤矿原综采工作面布置为“一面三巷”方式（运输巷、材料巷、回风尾巷、联巷），工作面采用“两进一回”通风系统。工作面巷道布置方式及通风系统增加吨煤掘进率的同时也存在独头尾巷，回风尾巷与顺槽皮带（轨道）巷之间的保护煤柱导致矿井煤炭资源回收率低，加之煤层软，盖山厚度大，造成巷道变形、收敛严重、维护困难，需投入大量时间去准备新工作面等缺点，给矿井的安全生产带来众多隐患因素，增加了顶板事故、瓦斯事故等发生的概率。因此，研究沿空留巷Y型通风无煤柱开采技术对于矿井安全生产有很重要意义。

2 沿空留巷技术发展过程

2.1 机械立模沿空留巷

在1205工作面首次研究应用沿空留巷技术。沿空留巷充填材料选用膏体混凝土，其主要成份是：硅酸盐水泥、碎石、砂子、粉煤灰、添加剂及水拌和的膏体混凝土。每次充填墙体尺寸为：长×宽×高=2.4m×2.6m×2.5m，进四刀充填一次。采用箱式沿空留巷模板支架，ZZTM2×10300/17.5/30H型沿空留巷模架，支架自行前移机械立模。留巷墙体充填通过HBMG30/21-110S混凝土泵，泵送充填材料至工作面沿空留巷模板支架的模板箱中，留设2.5m宽的充填墙体隔离采空区并与原巷内支护共同承载形成Y型通风巷道系统。

1205工作面沿空留巷后，由于工作面的上隅角处于进风侧，消灭了上隅角瓦斯超限的问题，降低了工作面的风量，减小了工作面上下两端压差。膏体混凝土充填墙体具有高阻力、早支撑、安全性高、施工速度快等优点，实现了切顶卸载，达到巷道变形量小，维护效果好，使巷道断面满足生产需要。

但同时也存在以下问题：

（1）充填箱里瓦斯易积聚，充填箱油缸强度不足，充填支架与充填箱不能同步操作；

（2）箱式充填支架随支架的移动不可控，工作面回采过程中，生产管理不到位导致溜子前窜后缩，留巷宽度随工作面前窜后缩则变宽或变窄；

（3）留巷每立方米就需充填材料2.2t，工人劳动强度大，运输量大，增加了运输成本，同时也加重了矿井运输负担。

（4）留巷二次复用时，留墙墙体在超前支护段出现片帮、产生裂隙等问题。

2.2 柔模支护沿空留巷

为解决1205沿空留巷中存在的问题，在1203沿空留巷中试验采用了柔模支护沿空留巷。

柔性模板泵注混凝土支护技术是一种新型沿空留巷支护技术。随着采煤工作面的推进,紧跟回采工作面,在工作面端头支护效应消失前,在单体支柱的掩护和支撑下,在巷旁支护的外侧用锚杆或点柱将柔性模板固定，然后通过HBMG30/21-110S混凝土泵泵送充填材料至工作面沿空留巷柔模袋中，留设2m宽的充填墙体隔离采空区并与原巷内支护共同承载形成Y型通风巷道系统。

柔模支护沿空留巷解决了模板支架沿空留巷中模板箱中瓦斯易积聚，箱式充填支架随支架的移动不可控的问题。但也存在留巷所需充填材料使用量大，增加了人工立模、拆模工序，劳动强度大。

2.3 高水速凝充填材料沿空留巷

在1204沿空留巷应用了高水速凝充填材料沿空留巷。高水速凝材料分甲、乙料及这两部分的添加剂，需要分别加水搅拌输送，通过在充填点混合，甲、乙料浆单独搅拌、输送均不凝固，混合后能快速凝固。充填系统：使用JB-1000型搅拌桶分别搅拌甲料、乙料浆液，使用2ZBSB8～1.1/6-22型双液注浆泵分别对两种浆液加压，双趟高压管路输送浆液，在回采工作面后方留巷位置混合、凝固。根据井下实际情况，确定水灰比为1:1.5。与一般的水泥类材料相比，高水速凝材料具有以下优点；

（1）凝结时间短，早期强度高并可调；

（2）塑性好，再胶结性强，凝结体单轴加压应变达15%时，其残余强度还能维持在峰值强度的50%以上。当高水速凝充填材料固化被压裂后在环境湿度满足要求的条件下，经过一段时间后，可形成再胶结体；

（3）单位体积充填材料用量少，在水灰比1.5:1的条件下，1m3充填体只需高水速凝材料540kg（为采用混凝土充填材料用量的1/4）；

（4）充填工艺系统操作简单，劳动强度低，充填速度快，泵送不受输送距离限制。

但存在墙体强度不高，现场检测一般在6～8MPa之间，在该矿三采区采深700m以上工作面使用中出现了墙体缩量大，留巷变形量大的问题，局部顶板出现沿留巷内墙体侧切顶现象，巷道维护困难。

2.4 爆破切顶卸压无煤柱开采

在1200工作面应用了爆破切顶卸压无煤柱开采技术，该技术是对沿空巷道顶板实施超前预裂，切断沿空巷道顶板与采场直接顶、基本顶的联系，利用矿山压力、矿山岩石在周期来压作用下采场顶板沿预裂面切落形成巷帮。运用这个新技术后，用工少，原来进料、充填等工作需要十多个人才能完成，现在仅用一半的人工，工人的劳动强度也大大降低。

3 结论

中兴煤矿通过总结沿空留巷方式，在1206、1207、1208、3215、3217工作面采用高水速凝充填材料沿空留巷和爆破切顶卸压无煤柱开采技术，解决了上隅角瓦斯超限、留巷变形严重、支护困难的难题，缓解了矿井生产衔接紧张，保证了工作面的安全生产，减少了矿井灾害因素，提高了矿井的安全生产系数。