沿空留巷支护技术在煤矿综放开采作业中的应用研究

唐来辉

【摘 要】沿空留巷技术能够较好地实现无煤柱护巷，它是煤矿开采技术的一项重大改革，此项技术不仅是合理开发煤炭资源、提高煤炭资源采出率、延长矿井服务年限、减少巷道掘进量、缓解采掘接替矛盾、取消孤岛工作面及缩短搬家时间、防止发火、有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效果的一项重大的护巷技术。本文将主要探讨沿空留巷支护技术在煤矿综放开采作业中的应用。

【关键词】沿空留巷支护；煤矿综放开采；无煤柱

到目前为止，我国在沿空留巷技术的应用方面进行了许多的探索，积累了丰富的经验，从薄煤层到厚煤层，从缓倾斜煤层到急倾斜煤层，都已有沿空留巷的成功经验。但是，由于我国煤矿地质条件多样，沿空留巷围岩控制机理研究复杂、巷旁支护技术还不十分完善，在沿空留巷技术研究与应用中仍存在着不足之处，目前在支护设计思路、巷内支护、巷旁支护及理论研究方面还存在一定问题。

一、当前我国煤矿综放开采作业中沿空留巷支护的主要问题

因为我国煤矿的地质状况差异较大，所以使得进行沿空留巷围岩控制时需要进行复杂的研究，巷旁支护技术处于初步使用阶段，技术层次和水平等没有很好的适合生产的需要。当前在沿空留巷的支护设计，巷旁支护的实践和理论方面存在着一些问题。

（一）沿空留巷支护设计思路问题

我国采煤生产以往使用的沿空留巷技术，其设计的思路存在一定的不合理性，多数都将工作面回采之前的巷道掘进以及回采之后的留巷进行独立的设计，没有从系统的角度进行考虑，更没有实现把沿空留巷作为一个系统工程进行支护，例如在进行需要保留巷道掘进之前，巷道支护形式和支护参数的确定时，对后期沿空留巷技术的实际需要，没有进行预先的考虑，致使沿空留巷后巷里面的支护体强度不符合两次采动影响的要求，巷内和巷旁支护匹配度不够，致使达不到预期的留巷目标。

（二）巷内支护存在的问题

很多的理论和采煤生产实践的研究表面，提高留巷围岩的强度，正确地进行巷内支护方式的选择，是实现煤矿所留巷道在留巷后发挥作用的关键。随着我国的综采综放技术的不断进步，工作面的采煤越来越多，因为工作面采煤能够估出厚度较大的煤层，上覆岩层的活动程度和波及范围也有了一定的增加。回采巷道内的压力随着采煤高度的增加而增大，加上已采区、工作面的采动引起的支承压力的叠加，使得巷道围岩的应力变大，造成了工作面超前支承压力受影响的距离增加，矿压显现更加的急剧。沿空留巷的顶板下沉量，在开采厚度增加的情况下也慢慢的增大，在采煤面的前方，巷道断面收缩率较大，如果不采取及时合理的巷内支护，把巷道的变形控制在合理的范围下，则可能会影响所留巷道进行下区段回采时候的正常使用。

（三）巷旁支护存在的问题

沿空留巷技术的难点之一就是巷旁支护，这一技术在我国的煤矿生产中，没有得到很好的处理和解决。传统的巷旁支护容易产生支护阻力以及可缩性等，不符合沿空留巷围岩变形，其密闭性和机械化程度较低等一些缺点，这些缺点的存在，对巷道的维护以及采空区漏风和自燃的预防是不利的。因此，一段时期以来，沿空留巷技术基本上都是在条件较好的中厚或者薄煤层的采煤工作中应用，采煤条件较差或者厚煤层的开采时候，使用沿空留巷技术的实际困难较大，效果不理想，多数的留巷需要进行翻修才能使用。传统的巷旁支护方式只能够用在中厚及以下煤层的低瓦斯煤矿以及没有自燃发火倾向的稳定煤层。高水速凝材料和高水灰渣材料巷旁填充，硬石膏等风力进行填充，需要进一步建立较为复杂的填充体系。

二、沿空留巷支护技术在煤矿综放开采作业的应用建议

（1）将沿空留巷技术视为一项系统工程，对于用沿空留巷技术保留的巷道要经历掘进和两次强烈的采动影响，对所需留设的巷道，从掘进前的巷内支护参数设计、巷道施工到留巷期间的巷旁支护方式与参数选择，以及下个工作面回采期间的超前加强支护及日常的生产管理均应统筹考虑，这样才能保证沿空留巷技术的成功实施。

（2）采用锚网索支护作为沿空留巷巷内基本支护。锚网索支护不仅具有成本低、操作方便、省时省力等特点，而且它的作用力不但作用于围岩表面，且能作用于围岩内部，每根锚杆都在其周围形成一锚固体，改变了锚固体内岩体的受力，提高了围岩自身的强度。在沿空留巷中采用锚网索支护，可克服金属支架被动支护的缺点，能够充分适应顶板的下沉运动，保持巷道顶板的稳定。

（3）由于我国不同矿区的地质条件、支护材料来源，井型大小等差异甚大，因地制宜地应用不同类型和不同技术水平的巷旁支护形式是符合我国实际情况的。从提高巷旁支护的技术水平和作业机械化程度来说，对于大型的现代化矿井，尤其是为了适应快速推进的综采或综放工作面大断面巷道实现沿空留巷要求，发展巷旁充填技术是一个重要的技术方向。今后要加强充填材料、充填工艺和充填设备研究，使充填材料成本低、来源广，使充填工艺简单，使充填设备可靠，能满足充填材料输送与搅拌的要求。膏体材料巷旁支护是今后的发展方向，膏体材料巷旁支护由胶结料与矸石加水搅拌混合均匀形成膏体状充填材料、经膏体充填泵泵送、钢管输送到回采工作面后方由模板构筑的充填空间内凝结而成。以矸石为集料的膏体材料，在保留高水速凝材料力学特性的基础上，能显著降低巷旁支护成本，并能利用大量矸石，其中矸石占固体材料总重的85%以上，据初步估算，膏体材料巷旁支護成本比高水速凝材料巷旁充填成本低一半左右。

（4）采用多种研究方法和手段，深入开展沿空留巷围岩控制机理研究。针对不同类别的煤层地质条件及回采条件，构建不同的沿空留巷受力模型，设计合理的巷内支护和巷旁支护形式，并进行支护参数设计，使支护体能适应沿空留巷围岩活动规律的要求。今后应针对各类煤层的不同地质和开采条件研究出一套完整的、具有指导作用的系列化沿空留巷技术方案和作业规范，供不同条件的矿井选用，以推动沿空留巷技术更广泛的应用。

（5）采用先进的观测仪器，对沿空留巷进行全过程矿压监测，充分掌握留巷前、留巷期间、留巷后及二次复用期间所留巷道的矿压显现规律，以采取相应支护对策，确保留巷效果。

（6）从扩大沿空留巷应用范围来说，应当加快研究和解决困难条件下应用沿空留巷的技术。如应针对软煤层、难垮落顶板，极松软顶板、高瓦斯煤层，易自燃煤层条件及大断面巷道等困难条件的沿空留巷，研究有效的支护方式，只有这样，才能使沿空留巷在我国得到更加广泛的应用和取得更好的技术经济效益。

三、结语

在煤矿井巷中，回采巷道的长度约占巷道总长度的60%以上，因此，采用无煤柱护巷的方法是维护回采巷道的必然趋势，沿空留巷是无煤柱护巷中一项先进技术，具有一系列的技术经济优势，因此凡是有条件的矿井应将沿空留巷作为首选方案。

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