煤矿综采工作面柔模混凝土沿空留巷初步设计

王朋涛

（郑州煤电股份有限公司告成煤矿，河南 郑州 452370）

一、工程概述及采煤工艺

该工作面煤层为二1 煤层，黑色，粉末状，半光亮型，煤层原生构造受滑动构造影响而遭受破坏，层理不清，滑面及摩擦镜面发育，强度较低。煤层结构简单，煤厚变化较大。工作面采用走向长壁后退式采煤，全部垮落法管理顶板，综采放顶煤一次采全厚采煤方法。使用综合机械化低位放顶煤，采用双滚筒电牵引采煤机割底煤和支架尾梁插板伸缩摆动落下位顶煤，矿山压力破碎上位顶煤，并借助插板破碎大块煤防止堵塞放煤口的综合落煤方式，采高2.4m，放顶煤厚度为2m，采放平行作业。割煤截深0.6m。一日循环进度3m。

二、留巷总体情况

1.留巷用途：留25011 下付巷作为25031 回风巷；2.留巷宽度：采用锚索网支护的巷道留巷宽度5m，高度3.3m。采用U 型棚支护的巷道留巷宽度5.5m，高度3.1m；3.留巷方式：巷旁浇筑1.5m 厚C40 柔模混凝土墙体；矩形巷道墙体高度3.3m，U 型棚支护，超前工作面20m 扩帮，扩帮2m，在扩帮处浇筑混凝土墙体，巷道墙高2.7m；4.挡矸方式：超前工作面铺双层金属网，打设压网锚索，架后拖挡矸板，紧跟支架打设木点柱和单体挡矸，挂模前回撤采空区侧单体柱；5.浇墙设备：地面上搅拌好混凝土干料，采用翻斗矿车运输至井下柔模混凝土机组处，刮板上料机上料至搅拌机，加水搅拌，然后用柔模混凝土泵进行泵送，注入挂好的柔模内；6.作业方式：检修班浇筑巷旁支护墙体，两生产班进行物料运输、挡矸、开挖基础及浇筑、临时支护及挂模。7.留巷通风：底抽巷进风，风流通过留巷进入工作面。

三、待浇筑空间维护

巷旁充填步距是指单次最大浇筑巷旁支护的距离。基于告成煤矿的工程条件，设计巷旁充填步距不宜超过3m。待浇筑空间是指巷旁支护施工前，采用临时支护控制顶板的范围。待浇筑空间越大，顶板稳定性越差，采空区有害气体和矸石涌入留巷内的数量和机会就越多。端头区围护的目的是保证顶板完整性和支护有效性，防止移架后顶板随采随垮或过度沉降。端头区围护的主要要求：保证机头过渡支架顶梁和尾梁平齐。增加尾梁千斤顶行程，确保尾梁升平后能与顶梁平齐，加强三角区顶煤管理，防止拉架后顶板垮冒或过度下沉。防止移架过程中顶梁破坏锚头。当机头过渡支架所在位置的顶板上具有锚网支护结构时，回采过程中需要在顶梁上部背大板，大板轴向与工作面煤壁平行，通过大板支护顶板，避免支架升降或移架过程中破坏锚杆（索）锚头。

在沿空留巷过程中，受剧烈采动影响的仅是工作面前后方的某一地段，随着工作面采过一定距离，采动影响也逐渐减弱，所以没有必要对整条巷道都按剧烈采动影响的要求进行支护，这就只需要进行临时超前、滞后支护。在超前工作面30m 范围内，沿巷道走向采用“单体液压支柱+工字钢梁”方式进行临时加强支护，排距1000mm，每排2 颗单体液压支柱。每颗单体液压支柱应穿设柱鞋，挂设放倒绳。

滞后临时加强支护直接影响沿空留巷的支护效果，如果临时加强支护不及时或支护强度不足，留巷顶板过早下沉，巷旁支护起作用前顶板离层，使顶板的完整性和自承载能力遭到破坏，降低了围岩稳定性；因此，必须及时对沿空留巷进行临时加强支护。据实际情况及其他矿的工程经验，25011 锚网索支护段滞后临时加强支护选用“单体支柱+工字钢梁”进行支护，一梁四柱，排距1m。U 型钢支护段滞后临时加强支护采用“单体支柱+工字

四、施工工艺及配套设备

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，采用干混料制备站在地面进行沿空留巷干混料制备，全自动一键操作，电压等级为380V，设备功率75kW，实际生产能力20m³/h，占地面积不小于500 m2。浇筑混凝土采用陕西开拓建筑科技有限公司研制的柔模混凝土制备输送机组专用设备，设备型号为KTRHZSJ-50，生产能力为50m³/h，输送C40 混凝土时设备的最大可靠输送距离为400m，设备总功率220kW，设备出厂设定电压等级为1140V，输送管路为DN125 型高压耐磨无缝钢管。柔模混凝土制备输送机组的单件最大不可拆卸长度为4m，宽度为1.4m，高度为1.6m，单件最大重量不超过5 吨。设备工作状态时的最大尺寸为：长30m×宽2m×高2.2m。

五、沿空留巷经济效益预测

煤柱效益：25011 工作面回采长度约940m，煤层平均厚度4.5m，密度1.42t/m3，煤柱5m，煤炭综合回收率按90%计算，则采用沿空留巷以后，可多回收煤炭资源2.7 万吨。煤炭平均开采利税按照400 元/t 计算，仅节省区段煤柱资源，就可创造利润1080 万元。25011 巷沿空留巷成功以后，25031 工作面可减少回采巷道940m，巷道掘进、支护和瓦斯治理的综合费用约4800 元/米，则减少回采巷道可产生经济效益451.2 万元。25011 运输巷沿空留巷总长度约940m，沿空留巷费用6978.8 元/米，则沿空留巷的总费用为656 万元。综上所述，25011 工作面采用柔模混凝土沿空留巷技术以后，不计安全效益和社会效益，仅节省区段煤柱就可创造经济效益875.2 万。

公司始终坚持用创新革新，用技术引领，既开创了行业领先、国内一流的采煤工作面。综采设备智能化很好地完成了以信息化建设为依托，以网络技术为纽带，从而实现综采自动化、管理信息化、调度可视化的现代化矿井。