厚煤层综放沿空留巷安全技术研究

潘 帅

（大同煤矿集团燕子山矿，山西 大同 037037）

厚煤层综放开采回采率问题以及回采巷道的支护问题一直是困扰矿井高产高效的重大难题[1-2]。目前巷道支护方式以锚杆锚索主动支护为主要发展方向[3-4]，对于厚煤层工作面如何保证巷道稳定，又能提高工作面回采率是一项重要的研究课题。本文以燕子山矿Ⅲ1304工作面采掘地质条件为基础，通过采用沿空留巷技术提高采区回采率。

1 概况

燕子山矿Ⅲ1304工作面位于Ⅲ一盘区轨道进风巷Ⅱ段218.7～387.3m段巷道北侧，工作面走向长度为900m，倾向长度为146m，主采煤层为3#煤层。3#煤层一般夹0～1层夹矸，最大厚度为4.52m，最薄3.14m，平均厚度4.13m，煤层倾角为3～8°。煤层基本顶以砂质泥岩为主，平均厚度19.84m，直接顶为粉砂岩、砂质泥岩、泥岩互层，平均厚度4m，直接底为砂质泥岩，平均厚度3.6m，基本底以细粒砂岩为主，平均厚度6.5m。

Ⅲ一盘区倾斜长度约590m，煤层埋深近600m。3#煤属于典型的厚煤层，综采放顶煤工艺的煤巷支护一直是困扰矿井高产高效的难题。以往采用留煤柱护巷布置方式，损失大量煤炭。

2 沿空留巷技术

2.1 留巷顺槽（下顺槽）的支护方式

根据燕子山矿综放开采的煤岩地质条件分析，提高回采率的关键是减小区段煤柱尺寸，而对于综放沿空留巷，最大的难题是巷道支护问题。

Ⅲ1304综放工作面是Ⅲ一盘区首采工作面，Ⅲ1304工作面下顺槽采用沿空留巷布置，作为下一个工作面的上顺槽。Ⅲ1304工作面下顺槽沿煤层顶板掘进，设计断面宽×高＝4.2×3.0m（中高）。采用煤巷锚网加钢带支护，锚索补强。顶部锚杆采用Φ20×2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距650×800mm。两帮锚杆采用Φ18×2500mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距上帮600×800mm，下帮650×800mm。顶部锚索采用Φ18.9×8000mm钢绞线，五花布置三排，间排距1200×2400mm，两帮锚索采用Φ18.9×5200mm钢绞线，下帮布置一排，间距2400mm，上帮布置两排，间排距1200×2400mm。钢带采用BHW-280-3.0型钢带。钢筋网采用Φ6.5mm钢筋点焊平网。

2.2 回采过程中留巷顺槽（下顺槽）的支护方式

Ⅲ1304工作面回采时，已将下顺槽巷道上帮支护拆除，但顶部及巷道下帮支护完好，故留巷时顶部及下帮仍采用原支护形式。工作面回采后，巷道顶板上帮失去支撑，形成悬臂梁，为加强顶板支护强度，将顶部锚索加密，将原先三排五花布置改为三排矩形布置。加密后顶板锚索布置见图2。

图1 下顺槽顶板支护方式

图2 下顺槽沿空留巷后顶板锚索加密支护

Ⅲ1304工作面回采放顶后，采空区冒落后的矸石形成沿空留巷巷道的上帮。为加强留巷支护强度及阻挡采空区矸石窜入留巷段，用36U型钢制作的柱腿栽到留巷段上帮，柱距0.6m。在工作面回采时，下端头三架提前在架上铺设菱形铁丝网，铁丝网与巷道顶部钢筋网联接，提高挡矸效果。

2.3 切顶钻孔

为保证顶板按要求垮落，在Ⅲ1304下顺槽上帮煤墙侧正上方巷道顶板上施工切顶钻孔。钻孔与煤墙水平间距不得超过200mm，直线性误差为±50mm，钻孔直径42mm，钻孔间距400mm。另根据煤层柱状图以及地质说明书可知，该地区直接顶厚度最厚不到6m，所以要求钻孔深度不小于6m。

2.4 留巷效果

（1）Ⅲ1304工作面下顺槽已做为Ⅲ1302工作面的上顺槽使用。根据实际情况看，由于采取了点柱、木垛加强支护，沿空留巷段顶板完整，顶板下沉量基本都在200mm以下，平均值92mm。

（2）沿空留巷技术的实施不仅提高了煤炭回采率，而且对于解决高突矿井巷道掘进速度慢、缓解采掘接替矛盾、治理上隅角瓦斯超限都是有效的途径[5-6]。

3 厚煤层综放回采率影响因素

（1）工作面间煤柱损失。减少工作面间的煤柱尺寸是提高采区回采率的关键。（2）初采损失。综放开采通常从切眼至第一次放煤距离（一般为8.0～12.0m）不放煤，这样会丢失一定的顶煤。但对于煤质较松软的煤层，可以采用工作面开切眼沿底板布置、推出切眼5.0～6.0m不等直接顶初次来压即强制放顶煤等措施，尽量减少丢煤量。

（3）两端头损失。巷道沿煤层顶板、底板和煤层中布置均会对回采率有一定的影响。综放工作面在开采过程中工作面两端头各两架支架上的顶煤不放而形成端头损失。

（4）末采损失。综放开采工作面回采到停采线前，提前10.0～20.0m左右铺网停止放煤，这样造成了大量的煤炭损失。

（5）采煤工艺损失。在回采过程中由于底板变化造成的采煤机飘刀或架间漏煤等原因造成部分煤炭资源损失，在顶煤冒放过程中顶煤难免有落在输送机两侧，造成工作面煤炭损失，所以尽量完善放煤工艺，减少采煤工艺损失。

（6）技术管理损失。在放煤过程中，由于技术工人的操作不合规范也会造成一定的煤炭损失。因此，应加强放顶煤工人技术培训，提高放煤技术，坚持正规操作，减少由于管理因素造成的煤炭损失。

（7）沿顶掘进底部三角煤损失。在沿顶掘进过程中，巷道掘进维护条件最好，并可以顶板导向，掘进中及时了解煤层变化情况，但造成了综采工作面上下巷道均留有约1～2m底煤，造成大量煤炭浪费，降低了工作面回采率。

4 结论

燕子山3#煤综采放顶煤开采，在工作面下顺槽巷道采用切顶留巷、锚网与金属支柱联合支护技术，保证了沿空留巷的稳定，提高了回采率，有效解决了厚煤层综放开采回采率问题以及回采巷道的支护之间的矛盾，为类似条件下的安全开采提供了借鉴。