沿空留巷支護技術研究與實踐

文/李憲偉

雙鴨山礦業集團公司新安煤礦煤炭儲量不足，產量有逐年遞減的趨勢，沿空留巷技術的應用對于類似新安煤礦的老礦來講，開拓了一個新的增產提效途徑，一定程度上增加了礦井的可采儲量，延長了礦井的壽命。

一、工程地質概況

新安煤礦六采區南翼八上層設計兩個采面（-450～-500 八上層右片、-430～-450 八上層右片），所采煤層為八上層，采深510～570m，平均煤厚1.56m，采面可采儲量15.5萬噸；八上層直接頂為1.1m厚粉砂巖，深灰色、質地均勻，老頂為白色中砂巖，厚14.0m，底板為4.8m厚的灰白色細砂巖。該采面采用走向長壁后退式回采工藝，采空區處理采用全部垮落法。通過對該采面的機軌巷實施沿空留巷技術，作為下一個采面的運輸入風巷。

二、巷旁支護新材料和新技術應用

1.沿空留巷支護方案

沿空留巷支護分為基本支護 （即掘進期間的錨桿、錨索支護或架棚支護）、回采和留巷期間的加強支護、巷旁支護三部分。

2.巷內基本支護

大量礦壓觀測表明，沿空留巷巷旁支護載荷遠遠大于巷內支護載荷。盡管沿空留巷巷內基本支護載荷小，但所留巷道經過兩個工作面采動支承應力作用，巷道發生大變形難以避免，沿空留巷巷內基本支護不宜采用U型鋼可縮性支架和工字鋼剛性支架支護。而錨桿支護屬于主動支護，通過錨桿支護的強度強化作用，提高圍巖的極限強度。因此，沿空留巷應采用樹脂藥卷加長錨固的高強度螺紋鋼錨桿支護。

根據現場實際條件，巷道頂板采用螺紋鋼錨桿、錨索配W鋼帶聯合支護。錨桿間排距為1000×1000mm矩形布置，四排管理。錨索間排距為2000×2000矩形布置，兩排管理。螺紋鋼錨桿規格為φ20×2200mm，錨索長度為6.3m，打設深度6.0m。上幫護幫采用樹脂錨桿掛金屬網，間排距1200×800mm，兩排管理。

3.巷內加強支護

沿空留巷在受到工作面采動影響期間及采后留巷期間，巷道圍巖活動強烈，尤其頂板下沉量較大。大量觀測結果表明，沿空留巷頂板活動強烈的范圍在上區段工作面前方20m、工作面回采后方100m范圍內，因此，上區段工作面前方20m、后方100m范圍內需采用加強支護。加強支護可采用單體液壓支柱或專門研制的支架。必須在留巷側巷道頂板打設預應力錨索，以調動深部穩定巖層承載能力。錨索長度及打設角度視現場情況而定。在留巷段應打設間距1m的單體液壓支柱配鉸接頂梁支護，單體柱初撐力不得低于90KN，工作阻力不低于250KN，活柱有400mm以上可縮量，單體柱的保留時間以28天為宜。采高適宜時，應堅持頂板打眼放炮人工強制放頂，以有效利用采空區冒落矸石支撐老頂能力。

4.巷旁支護

充填體由兩部分組成，上部采用強度較低、變形量大的充填材料（變形率25%～30%），高度為0.4m，可以實現對頂板的早期讓壓，同時能有效保證及時密封采空區；下部采用強度較高的充填材料0.95m，可以保證頂板動壓之后承擔直接頂的荷載作用力，而不破壞。當上部充填材料變形50%以上時，下部充填材料卻沒有受力，上部來力全部被上部充填材料的大變形給松弛掉，而不被傳遞到下部的充填材料，從而實現整個充填體既有較大的變形量又有較高的承載強度，達到支護和密封雙重效果。

充填材料。充填袋上部使用瑞米密閉3號，其高度為0.4m；下部長方體部分使用瑞米密閉1號，其高度為0.9～1.0m。

材料參數。瑞米密閉1號抗壓強度＞4Mpa左右；初凝時間2～3分鐘；終凝時間：＜30分鐘。瑞米密閉3號抗壓強度＞0.4Mpa；初凝時間2～3分鐘；終凝時間：＜30分鐘。

上部密閉3號材料的試樣大小為100×100×100mm，下部密閉1號試樣大小一樣。在試驗變形達到60%以上時，下部密閉1號材料剛開始受力并開始變形，壓縮直到85%以上時下部密閉1號材料還沒有破壞 （此時密閉1號的變形量才不到5%，其最大變形量能達10%～20%）。從實驗室結果可以看出：上部材料在壓縮到85%以上時，整個支護材料能承擔很高的荷載而不被壓壞，起到很好的變形和承載作用。

充填袋選擇。尺寸：長×寬×高=5×1.0×（0.4m+0.95m）。材質：高強度防滲漏加筋充填袋。完成臨時支護后，每隔6m充填一次，一次充填1個袋子。

三、結論

現場礦壓監測數據表明，使用新型充填支護材料沿空留巷降低了工人的勞動強度，提高了施工速度，增強了采空區密封性。根據現場實踐，結論如下。

1.新安煤礦相鄰的采面間一般要留設16m的保護煤柱，沿空留巷技術應用后，不用留煤柱，僅該采面可多回收煤炭1.5萬噸，為企業增盈150萬元。如果該項目能夠廣泛推廣，將有效提高煤炭回收率，增加企業的經濟效益。

2.正常情況下，掘460m巷道，150人的掘進隊需5個月工期，而沿空留巷僅需7名工人施工作業，工作效率大幅提高。

3.從前每掘進該巷道1m投資1500元，每留巷1m投資1500元。應用支護技術后，每進1m巷道節資1500元，該采面沿空留巷長度460m，僅此一項節省投入90萬元。