2206 工作面柔模泵注混凝土沿空留巷技术应用

崔荣峰 王彦军

（1.山西省临汾市蒲县能源局,山西 临汾 041000；2.山西蒲县宏源集团郭家山煤业，山西 临汾 041000）

柔模泵注混凝土沿空留巷技术有利于合理开发煤炭资源，提高煤炭回采率[1-2]，有利于改善巷道支护[3]、降低巷道掘进率，有利于矿井安全生产、提高技术经济指标[4-5]。郭家山煤业有限公司开采的2206 工作面采用沿空留巷，2206 沿空留巷工作面顺槽长度1200 m，工作面长度160 m，现已回采400 m。由于工作面地质构造影响损失160 m，现剩余可采长度600 m。2206 工作面现状示意图如图1所示。

1 柔模泵注混凝土沿空留巷技术机理

高性能自密实混凝土用输送泵注入预先固定在巷道帮部的柔模袋中，具有较大的早期初撑力和可缩量，代替采空的煤炭对巷道顶板进行支撑，巷道变形量小，在服务期巷道断面满足生产需求，维修费用较低。

图1 2206 工作面现状示意图

2 巷道布置与Y 型通风

2.1 基本支护

2206 工作面轨道巷基本支护采用锚网索梁联合支护，选用Φ18 mm×1800 mm 螺纹钢锚杆，锚杆排距为950 mm，间距850 mm，Φ100 mm×8 mm的金属冲压碟形垫片，外加Φ12 mm×4000 mm 钢梁，钢梁长边垂直于巷道中线。前20 m 护帮护顶网用8#矩形冷拔丝网，规格2200 mm×1100 mm，帮网2500 mm×1100 mm；20 m 以后护顶用12#铁丝菱形网，规格为2000 mm×1100 mm。

每5 m 在巷道中线位置补打一根5 m 长的锚索。锚索选用Φ15.24 mm 的钢绞线配合锁头、槽钢和托盘制作，用450 mm 长的槽钢，每根锚索用4 根锚固剂一长（Z2388）三短（CK2340）锚固，锚索外露长度为20～30 cm。

2.2 加强支护

沿空留巷的顶板围岩活动剧烈，且一巷两用，服务时间长。顶板采用锚索梁进行加固（图2a），锚索规格Φ17.8 mm×6.0 m，巷内锚索梁支护间排距2.0 m×1.9 m，巷旁补强锚索规格Φ17.8 mm×6.0 m，排距1.2 m。每根锚索采用4根锚固剂，一长（Z2388）三短（CK2340）锚固。采用W 钢带巷内锚索组合支护，钢带长2400 mm。实体煤帮采用Φ20 mm×2200 mm 螺纹钢锚杆、Φ12 mm×2000 mm 钢梁、12#铁丝菱形金属网。锚杆间排距为800 mm×950 mm，每根锚杆采用1 节CK2340 和1 节Z2388 树脂锚固剂进行加长锚固，锚杆预紧力不小于100 N·m。

2.3 Y 型通风

2206 工作面采用Y 型通风方式，在回采过程中，将2206 工作面的轨道巷保留下来，作为2202 工作面的运输巷。2206 工作面的轨道巷和运输巷均进风，留巷和2202 工作面的轨道巷回风，其中运输巷是主进风巷，轨道巷是辅助进风巷。2206 工作面巷道布置与Y 型通风如图2 b 所示。

图2 永久加强支护平面（a）及2206 工作面巷道布置与Y 型通风（b）

3 柔模混凝土设计

（1）2206 工作面沿空留巷柔性模板尺寸：长×宽×高=3.0 m×0.8 m×3.0 m。即：柔性模板长度为3 m，高度大于浇筑空间高度，一般富余0.3 m，取3.0 m，厚度为混凝土厚度，即0.8 m。柔性模板上设有加筋绳、拉筋、锚栓孔、灌注口和翼缘。

（2）混凝土配合比。主要材料包括：砂子（河砂即可）、碎石（石子粒径5～20 mm）、水泥（42.5普通硅酸盐水泥）、外加剂、柔模、自来水。经过实验室混凝土配合比试验，共送检混凝土试块一批次，共36 组，每组三个试块。柔模泵注混凝土地面试验分为9 种不同配合比，根据现场试验最终确定表1 配合比为最优。

表1 柔模泵注混凝土配合比

4 柔模混凝土沿空留巷施工工艺

2206 工作面采用KTRHZSJ-25 柔模混凝土制备输送机组。该机组主要包括地面柔模混凝土配料系统、地面柔模混凝土混合系统、井下柔模混凝土上料系统、井下柔模混凝土制备系统、井下柔模混凝土泵送系统和管道输送等六大部分。其中井下柔模混凝土泵送系统采用“油缸+料缸”组成的混凝土推送机构，具有结构简单、使用方便、移动灵活、可靠性高、泵送压力大和输送距离长的特点。施工示意图如图3 所示。

图3 浇注平面图

5 应用效果

（1）采用矿压监测仪器，对沿空巷道围岩表面位移和支护结构受力、变形进行现场实测。巷道变形量与留20 m 煤柱时几无增加，巷道永久支护没有损坏，充分说明柔模充填支护能够满足安全生产需要。

（2）2206 工作面回风巷留巷长度1000 m，煤层平均厚度1.1 m，密度1.4 t/m3，护巷煤柱20 m。采用沿空留巷以后，共计多采出煤炭资源3.08 万t，吨煤利税按照300 元计算，仅回收煤柱就可以创造经济效益924 万元。顺槽掘进直接费4000 元/m，沿空留巷直接费2 990.83 元/m，每米巷道可以节省1 009.17 元，留巷1000 m，可以节省100.92 万元。