新三礦中厚煤層巷旁充填沿空留巷實踐

文/索劍

沿空留巷是采煤技術上的一項重大變革，它具有煤炭資源回收率高、巷道掘進率低、采掘銜接合理、技術經濟效益顯著等優(yōu)點，是我國煤炭開采的重要技術發(fā)展方向。

一、留巷工作面概況

冀中能源峰峰集團新三礦162506工作面平均埋深562m，位于-390東翼下山北翼，北至DF1斷層；東至F13斷層，西至本工作面運料道；南至東回風下山保護煤柱。工作面地質構造較為復雜，掘進時揭露11條斷層。工作面煤層為向斜構造，煤層走向NW30°～NW60°，傾向 NE，傾角 6～15o，平均為9o，煤層厚度 2.5～4.3m，平均3.1m，煤層較穩(wěn)定，屬Ⅲ類不易自燃煤層。

162506工作面主采2#煤層，2#煤直接頂為砂質泥巖，厚度為3.07m；老頂為中砂巖，厚度為7m，直接底為粉砂巖，厚度為4.34m，老底為細砂巖，厚度為7.6m。工作面推過后，保留原162506工作面的運料道、溜子道，兩巷留巷長度分別為1000m。

二、沿空留巷的巷道支護方法

1.基本支護

基本支護是指工作面正常回采過程中沿空留巷的支護，正常時采用錨網帶支護。其支護參數為：頂錨桿為Φ20×2000mm，3.4m寬巷道設計間排距為750×800mm，4.2m寬巷道設計間排距為780×800mm，錨桿呈矩形布置，安裝兩支錨固劑（CK2335），設計錨固力64KN，預緊扭矩不小于100N.m；幫錨桿采用Φ18×1800mm的左旋螺紋鋼等強錨桿，設計間排距均為800×800mm， 呈矩形布置，每排4根，最上一根錨桿距頂板 200mm，最下一根錨桿距底板500mm，安裝一支錨固劑（CK2835）， 設計錨固力50KN，預緊扭矩不小于80N.m；錨索采用Φ15.24/18.92mm的鋼絞線，長度為5000mm，3.4m寬巷道錨索順巷道中心線布置3排，間距3.2m、排距1m，呈五花型布置，4.2m寬巷道錨索順巷道中心線布置5排，間距3.2m、排距0.8m，呈五花型布置，張拉力為260KN。W鋼帶采用W-260-3-3400/4200型，用厚3mm的鋼板滾壓而成，寬度260mm，其上有預留孔。

2.加強支護

圖1 運料道留巷支護斷面圖

加強支護是為防止采場圍巖發(fā)生垮落或過大變形對所留巷道段頂板、巖幫進行的支護。根據現場具體情況分析，在沿空留巷過程中，受劇烈采動影響的僅是工作面前后方的某一地段，隨著工作面采過一定距離，采動影響也逐漸減弱。所以沒有必要對整條巷道都按劇烈采動影響的要求進行支護，只需要進行臨時滯后支護。滯后支護選用單體配鉸接式長梁支護，一梁1柱，梁長1m，長梁打設1排，位于留巷1.4m中間布置，根據現場實際情況選擇合適的滯后工作面支護距離。

3.巷旁支護

（1）巷旁充填體參數。根據實際情況，現場選用由中國礦業(yè)大學研制的ZKD型高水速凝充填材料進行充填，充填袋規(guī)格為：2×2×3.1m，充填袋高度可據煤層條件變化情況而定。充填袋上進料與排氣孔直徑為100mm，充填袋的材質具有足夠的強度及抗靜電與抗阻燃的性能，符合煤礦安全規(guī)程相關要求。

（2）充填體框架的架設。充填框架必須嚴格按照充填袋規(guī)格打設，充填框架上幫四根單體柱垂直頂、底板，下幫四根單體柱按鉛垂方向打設，模板要用14＃鉛絲擰緊擰牢，模板不能擋嚴的邊角處，要用木板堵嚴。

圖2 溜子道留巷支護斷面圖

（3）充填體補強設計。巷旁充填體的強度直接影響著沿空留巷圍巖的穩(wěn)定性。構筑的充填體應能及時提供足夠的支護強度，以控制上位巖層相互間不至于有大的離層，并使直接頂與部分基本頂在回轉的過程中斷裂，有效地減少頂板下沉量和作用在巷內支架上的載荷，為留巷成功提供保證。

為了保證充填體的穩(wěn)定性與支護強度，在充填體側面布置2×3共6個錨栓（據充填體高度變化而定），最上排錨栓距頂板600mm，錨栓排距800mm，間距約1000mm，均勻布置，錨栓采用直徑為18mm的左旋無縱筋螺紋鋼，長度2.3m。托盤采用正規(guī)錨索鐵托盤，規(guī)格為250×250mm。沿空巷道具體支護如圖1和圖2所示。

三、巷旁充填體施工工藝

1.充填料的加工

ZKD型高水速凝充填材料由甲料、乙料兩種組分構成。甲、乙料以重量比1∶1配合使用。其中甲料是以硫鋁酸鹽水泥熟料為基材，與懸浮劑及少量超緩凝劑混磨而成，乙料是由石灰、石膏、懸浮劑和復合速凝早強劑等混磨而成。甲、乙料分別在1#、2#攪拌桶和3#、4#攪拌桶中攪拌；當1#、3#攪拌桶給充填泵供料漿時，2#、4#攪拌桶應加水上料并攪拌；而當2#、4#攪拌桶給充填泵供料漿時，1#、3#攪拌桶開始加水上料攪拌；兩對攪拌桶交替工作，直到完成充填工作。

2.充填施工工藝

高水材料巷旁充填筑墻工藝包括充填泵與充填點兩部分。充填前，首先向攪拌桶內蓄水至所需水位，然后啟動攪拌桶，待攪拌桶啟動之后向桶內加料，將料加入桶內之后攪拌3～5分鐘之后開始向充填點供料。充填點接到供料通知后，嚴密監(jiān)控出料情況，待料均勻之后將混合管插入充填袋內開始充填。充填結束之后，泵站開泵供清水，沖洗管路并清理充填點。

3.施工過程中注意事項

（1）若電氣或設備出現故障，充填點人員應立即將混合管從混合器上取下，用高壓清水進行沖洗，防止混合管堵塞。

（2）泵站人員應觀察甲乙料的吸入情況，看是否一致，出現異常應立即進行處置。

（3）充填點人員應密切觀察充填袋周圍頂板特別是充填袋本身變化情況，出現問題應立即處理。

（4）加強泵站與充填點的聯(lián)系十分重要，當充填體快要接頂時，工作面的充填人員要及時和泵站的人員聯(lián)系告知拌漿的數量，避免浪費充填料。

（5）在泵站負責拌料的人員要及時觀察吸漿籠頭，以免吸漿籠頭被堵。

四、結論

現場實踐表明，沿空留巷技術在新三礦成功應用，減少了采掘接替時間，節(jié)約了大量煤炭資源，取得了極好的經濟效益和社會效益；在其他基建礦井類似條件下的煤層開采中，具有廣泛的推廣應用價值。