漳村煤矿2308工作面沿空留巷技术实践与应用

岳学功

(潞安环能股份公司 漳村煤矿，山西 长治 046032)

漳村煤矿是一座有着60年开采史的老矿井，核定能力400万t/a，随着开采年限的不断延长，资源枯竭越来越显现，如何最大限度地提高资源回采率，延长矿井服务年限，是该矿长期考虑的问题。为此，该矿在2308工作面实施了沿空留巷无煤柱开采技术，为进一步实践应用积累了经验[1]。

1 工作面基本概况

2308工作面位于该矿23采区，东面为2309备采工作面，北面为2306工作面，西面为常村煤矿N3-3工作面采空区，南面为常村煤矿N3-5工作面采空区。地面标高为+944～+968.41 m，井下标高为+523.6～+562.3 m，工作面宽度238 m，工作面设计推进长度371 m。2308工作面南北布置，风巷在西，运巷在东，施工沿空留巷在运巷。

该工作面采用走向长壁、后退式综合机械化低位放顶煤一次采全高全部垮落采煤法。

2 沿空留巷准备工作

2.1 2308运巷补强支护

为保证沿空留巷的稳定性，对顶板进行锚索补强支护[2，锚索采用D22 mm×L9 300 mm，拉断载荷为582 kN的1×19结构，延伸率7%的钢绞线，配套长×宽×厚=300 mm×300 mm×16 mm的穹形多功能钢板托板。采用1支MSK2335和3支MSZ2360锚固剂锚固，锚索初始张拉至250 kN。

补强锚索为2-0-2相间布置，在靠近回采侧帮900 mm处打设1根锚索，排距2 000 mm，间距1 600 mm；每排打设2根锚索，配合W钢带连接，型号为WD280-5-2000，与巷道原锚索形成2-2-2布置。补强支护见图1。

图1 2308运输巷顶板补强支护断面(mm)

2.2 沿空留巷设备安装及辅助工作

沿空留巷设备安装在相邻备采2309工作面切眼内，上料机、搅拌机和砼输送机安装在切眼南帮侧，总长度35 m，宽1.6 m。上料机对侧为建工材料存料区，长度30 m，宽1.5 m，满足3天最大用料量，可以存料超过90 m3，保证材料供应[3]。

同时，在2309切眼端尾硐室内两个砖砌积水池，高0.6 m，容积为5.1 m3，1个沉淀池，1个排水池。排水池内安设1台4 kW潜水泵，将水抽至运巷东帮的6寸排水管内，自流至580胶带巷内排水点。在2308运巷端尾硐室内布置1条中线，用来保证柔模混凝土墙的直线度。具体见图2。

3 沿空留巷支护方案

3.1 巷旁支护

根据沿空巷道的用途及施工要求，2308工作面运输巷留巷宽度3 500 mm，巷旁支护宽度1 500 mm，长度3 000 mm，巷旁支护体采用三维纺织结构混凝土支护材料，该材料以三维纺织结构柔性模板和对拉锚栓作为增强体，矿用高性能混凝土为基体。见图3。

图2 设备设施布置

图3 三维纺织结构示意

支护体内采用矿用高性能混凝土充填，并采取对拉锚栓、防剪切加强钢筋托梁措施加强支护强度，保证支护体的可靠性[4]。加强钢筋托梁布置位置见图4、沿空留巷支护横断面见图5。

图4 钢筋托梁布置位置示意(mm)

3.2 顶板管理

1) 支架支护顶板措施：为保证支架支护顶板的有效空间，对支架掩护梁千斤顶改造加长装置，掩护梁与顶梁齐平，同时，在排头架上铺设双层菱形金属网，保证了端头的顶板管理。

2) 锚索补强支护措施：生产过程中，在排头架前距煤壁300～400 mm打设2排锚索，锚索参数D18.9 mm×7 300 mm，间距1 600 mm，对端头顶板进行补强支护。

3) 采空区挡矸围护：在排头架后方安设挡矸支架，以排头架的推进逐步向前移动，保障留巷施工空间。

4) 临时加强支护：在超前工作面30 m范围内沿巷道走向采用“单体液压支柱+π型钢梁”一梁二柱进行临时加强支护，棚距1 000±50 mm，π型钢梁长度4 500 mm。留巷范围π型钢梁长度为3 000 mm，一梁三柱支护。顶板支护示意图6。

图5 运巷沿空留巷支护横断面(mm)

图6 顶板支护示意图

4 沿空留巷施工工艺

4.1 工艺流程

柔模混凝土沿空留巷主要包括干混料的制备与运输、井下制备与输送混凝土、待浇筑空间围护、挂设柔性模板、浇筑混凝土等关键环节。其中，柔模混凝土浇筑工艺如下：

1) 柔模支挂：将柔模挂设在留巷位置，并配合单体柱支撑，保证柔模成型。

2) 混凝土浇筑：通过制备输送装置将混凝土砂浆灌注在柔模中，泵送压力16 MPa，待模板达到接顶效果及支撑力后停泵。

4.2 混凝土原材料技术要求及配合比

1) 原材料要求

水泥：42.5普通硅酸盐水泥。

砂子：选用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂，二区中砂，细度模数宜控制为2.6～3.0。

石子：5～20 mm连续级配碎石，针片状颗粒含量不宜大于5%且不应大于8%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不应大于0.2%，碎石压碎值指标≦16%。

水：混凝土拌合及养护用水采用洁净的矿井水。

2) 配合比

1 m3巷旁支护用C40混凝土的配合比见表1。

表1 C40混凝土中各组分的掺量

4.3 沿空留巷劳动组织

沿空留巷劳动组织，充分利用生产过程做好外围运输及准备工作，利用检修停产时间进行柔模浇铸，既不影响正常生产推进，又保证了正常留巷施工，实现了工时利用最大化。

4.4 沿空留巷矿压监测与支护优化

在留巷内进行矿压监测，布置5个测站，其中，沿空留巷煤柱侧巷帮中部和上部安设两个锚杆测力计，柔模墙体中部和上部安设两个锚栓测力计，顶板中部锚杆安设1个锚杆测力计和2个锚索测力计，定期对围岩收敛变形情况、锚杆工作阻力、锚索工作阻力、围岩荷载、顶板离层进行监测，保证沿空留巷的效果。

5 效果分析

1) 通过对排头架尾柱的改造、支架上方铺设双层金属网、锚索补强支护等措施，保证了沿空留巷的施工空间及顶板管理，为沿空留巷的顺利施工创造了良好条件。

2) 通过沿空留巷的实施，缩短了相邻工作面的圈定周期，有效缓解了采掘衔接紧张现象。

3) 避免了留设煤柱，提高了资源回收率，为资源枯竭型矿井提供了参考价值。