中兴煤矿沿空留巷技术对比分析

闫 鹏

（汾西矿业两渡煤业， 山西 灵石 031302）

引言

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了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，由于煤层软，盖山厚度大，造成巷道变形、收敛严重、维护困难等缺点。借鉴淮南矿业集团公司顾桥矿无煤柱快速留巷Y型通风技术所取得的成功经验，结合中兴煤矿矿井井下地质开采条件，研究应用沿空留巷Y型通风无煤柱开采技术，分别在1203工作面使用柔模支护沿空留巷和在3215工作面使用高水速凝充填材料沿空留巷两种技术，对于缓解矿井采掘衔接紧张局面、有效提高煤炭资源回收率，降低掘巷成本，解决上隅角瓦斯治理的难题，实现矿井安全高效可持续发展有很重要的意义。

1 1203工作面柔模支护沿空留巷

1203工作面地面被黄土覆盖，出露地层有二叠系上统上石盒子组、石千峰组及三叠系下统刘家沟组，地面标高为+1 103～+1 226 m，井下标高为+730～+804 m，上覆岩层厚度为301～420 m。

1.1 三角区支护

在工作面机尾顶板铺设2.0 m×1.0 m的铁丝网，采用Φ20 mm×2 200 mm的螺纹钢锚杆配合铁饼压网维护，从巷道煤帮处的角锚杆开始每隔700 mm施工一根锚杆，每排5根，排距800 mm，采用3 000 mm的W钢带。

1.2 柔模支设

支设柔模时使用Φ22 mm×2 400 mm的钢筋棍穿过柔模两侧的吊挂孔，柔模两侧外露钢筋长度为200 mm，落山侧用铁丝将钢筋与顶网连接，落山侧、煤柱侧使用DZ-25或DZ-28型单体液压支柱戴柱帽压住钢筋，间距500 mm，充填墙体两侧单体支柱在下次充填前将上次充填墙体两侧的单体支柱由里向外依次进行回收。

1.3 巷旁支护

沿空留巷巷道支护方式：在沿空留巷内采用DZ-25或DZ-28型单体液压支柱配合3 600 mm的π型梁构成“一梁三柱”支护，棚距1 600 mm。留巷支护随工作面前移延长支护距离，工作面正常回采后，对留巷内滞后工作面200 m外的单体支柱可以逐步回收。

1.4 留巷及维护费用

1）支护材料明细，见表1（按充填1 m消耗支护材料计算，一个循环的留墙规格长×宽×高为3 m×2.5 m×2.8 m）。

表1 12032工作面支护材料明细

2）人工及留巷维护费用。根据预算中心测定，1203留巷每充填1 m，所需人工费用为1 603元，留巷巷道维护费用为750元/m。

2 3215工作面高水速凝充填材料沿空留巷

2.1 三角区顶板支护

工作面割煤以后，在工作面机尾进行铺设4.0 m×1.0 m的金属网，采用Φ20 mm×2 400 mm的螺纹钢锚杆，每排5根，排距800 mm，W钢带采用2 800 mm的W钢带及500 mm的W钢带各一片。

2.2 柔模支设

支设柔模时使用Φ20 mm×2 700 mm的对拉钢筋穿过柔模两侧的吊挂孔，拉筋的两侧使用螺帽配合铁饼固定并紧固，紧固后保证柔模的填充宽度为2 500 mm，柔模两侧外露对拉钢筋长度为100 mm，充填墙体两边使用DZ-25或DZ-28型单体液压支柱进行支护，间距800 mm，充填墙体两侧单体支柱在下次充填前将上次充填墙体两侧的单体支柱由里向外依次进行回收。

2.3 巷旁支护

沿空留巷内采用3 600 mmπ梁及单体支柱垂直巷道布置“一梁三柱”加强支护，棚距1 600 mm。留巷支护随工作面前移延长支护距离。工作面正常回采后，对留巷内滞后工作面200 m外的单体支柱可以逐步回收。但由于3215工作面顶板压力较大，导致一部分单体液压支柱无法回收，支柱损坏量大，增加了支护成本。

2.4 留巷及维护费用

不考虑充填设备的折旧费及管路的损坏费用。

1）支护材料明细，见表2（按充填1 m消耗支护材料计算，一个循环的留墙规格长×宽×高为3 m×2.5 m×2.8 m）。

表2 3215工作面支护材料明细

2）留巷维护费用。根据预算中心测定，3215留巷每充填1 m，所需人工费用为1 495元，留巷巷道维护费用为1 854元/m。

3 沿空留巷对比分析

3.1 成本分析（见表3）

表3 高水速凝充填材料每米成本分析表 元

由表3可知：相比于柔模支护沿空留巷，高水速凝充填材料沿空留巷支护成本低（比混凝土充填留巷成本低2 681.475元），尤其是充填材料价格较低（高水速凝材料充每米成本比混凝土低2 831.6元），但由于高水速凝充填材料强度低，导致巷道变形量大，从而使得留巷维护成本较高、维护时间长，对中兴矿的采掘衔接造成一定影响。

3.2 强度分析（见表4）

表4 充填体强度性能

3.3 留巷效果分析

以1203工作面和3215工作面为例，由于两个工作面采用不同的充填材料留巷，分别对两工作面留巷进行跟踪观测，并对观测数据进行分析：1203工作面采用柔模支护沿空留巷后，留巷500 m范围内顶板相对稳定，最大变形量仅为121 mm，两帮无明显收缩现象，见图1。

图1 1203留巷变形量柱状图

3215工作面采用高水速凝材料充填留巷后，巷道多处地段顶板下沉严重，巷道高度不足2 m，局部地段下沉严重，557～610 m处巷道高度只有1 m左右。巷道需3次以上起底维护，才能满足留巷断面对生产的需要，见图2。

图2 3215留巷变形量柱状图

3215工作面上覆岩层较厚，加之高水速凝材料强度较低，导致3215留巷相比于1203留巷巷道变形量大，见图3。

但是，由于柔模支护沿空留巷技术使用的充填材料量比较大，且增加了人工立模、拆模的工序，工人劳动强度大，而高水速凝充填材料沿空留巷技术具有凝结时间短，早期强度高并可调，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，虽然巷道变形量较大，但是经过一定的维护还是可以满足生产需要，因此综合考虑，高水速凝充填材料沿空留巷技术还是具有更大的推广意义。

图3 1203留巷与3215留巷巷道高度对比柱状图

4 结语

通过对3215高水速凝充填材料沿空留巷技术和1203柔模支护沿空留巷技术进行对比分析，从技术、经济、安全等角度多方面考虑，最终确定目前比较适合中兴煤矿地质条件的是高水速凝充填材料沿空留巷技术，但是该技术还存在一定问题，即留巷变形较大，尤其是随着中兴煤矿采掘活动向西延伸，盖山厚度加大，矿压显现明显，留巷的支护与围岩的变形仍需要更好地进行研究、优化。