沿空留巷技術在集賢煤礦的運用

肖 巍

敦化市國土資源局礦產分局，吉林敦化 133700

沿空留巷技術在我國許多煤礦已被應用，沿空留巷技術具有很多優點，在條件適宜的礦井采用可以緩解采煤工作面接續緊張的局面，可以節約大量的巷道掘進費用。以筆者曾經實習工作過的黑龍江雙鴨山集賢煤礦為例，集賢煤礦在30余年的應用實踐中不斷進行留巷支護改革，取得了良好的經濟效益。

1 礦井概況

集賢煤礦1968年破土動工，1974年10月簡易投產，初期設計能力60萬t/年，1974年經煤炭部立項，1989年完成改擴建工程，設計能力提高到120萬t/年，現有地質儲量8881.9萬t，尚可服務年限74年，具有非常廣闊的發展前景。集賢煤礦是合江地區煤田的一部分，煤系地層為中生界侏羅系地層，主要含煤地層為雞西群城子河組，共含煤層十余層，其中厚度大于0.7m的可采煤層共七層，分別為3#、5#、9#、12#、15#、16#、17#等煤層，總厚度8.13m。其中9#、16#煤層是本礦普遍發育的主采層，9#煤層平均厚度為1.86m，傾角18°，淺部頂板層節理發育，極易冒落，為Ⅰ級頂板，夾矸厚度為0.5m～0.8m，為黑色細砂巖，性脆，遇水成泥狀，向深部發展，夾矸變薄，頂板變硬。16#煤層平均厚度為1.32m，傾角14°，直接頂為平均1.2m的復合頂板，由頁巖、砂巖和薄煤互層構成，在現有條件下用普采頂板不易管理。其它各層圍巖條件較好，但均屬局部發育。

2 問題的提出

隨著采煤機械和運輸提升機械功率的不斷增大，采煤工作面的推進速度也相應的提高了許多，因此，采煤工作面的正常接續又成為煤礦生產的一個新課題。集賢煤礦可采煤層均低于1.9m，3#層、12#層煤厚均在1.2m左右，5#層、9#層煤厚均在1.5m左右，對于薄煤層巷道掘進巖石拉底量、出貨量大，相應地造成矸石運輸工作量增大和掘進成本增加，降低了掘進速度，造成了采煤工作面接續緊張的局面。采用沿空留巷技術很好地解決了采煤工作面接續緊張的局面，同時也節約了大量的回采巷道掘進費用，收到了良好的效果。

3 沿空留巷技術在集賢煤礦的發展

單孔掘進沿空留巷技術在集賢煤礦1.8m以下煤層中已推廣應用多年。從1974年投產至今已發展成3種形式。第一種，1974年～1994年，巷道采用工字鋼棚子支護，棚距1.0m，巷旁采用矸石帶支護，矸石帶寬4.0m。第二種，1994年～2003年，巷道內以掘進時的錨桿支護作為巷內支護，巷旁采用水泥煤漿矸石墻支護，墻體寬為2.4m。第三種，2003年以來，該礦在4309采區的幾個工作面在支護技術上進行改進，即以單孔掘進打設的錨索作為巷內支護，巷旁采用水泥煤漿砌矸石墻作為支護，取得了良好效果。

實例1。該礦1209采區左二片工作面，面長110m，采高1.5m，無偽頂，直接頂厚1.9米，直接頂與老頂間有一層厚0.1m的煤線，層節理不發育。原巷道支護是錨桿支護，兩排矩形布置，間排距為1.0m×1.0m，巷寬2.8m，直接頂垮落步距23m左右，該面在回采過程中留巷方法為：

1）巷旁支護采用水泥煤漿砌筑矸石墻，墻體寬2.4m，留巷內采用滯后工作面50m，沿巷道打設兩排單體液壓支柱，柱距1.2m，排距1.4m。由于空區外50m頂板基本穩定，因此，滯后的單體隨工作的推進向前移動，而空區50m內的單體能更好地保護石墻并控制頂板下沉。該面回采后，局部巷道發生冒頂，大部分巷道狀態良好；

2）沿空留巷后，該巷道頂底板間移近量平均0.2m～0.3m，巷道高度1.8m，巷道斷面4.86m2～5.32m2，此巷道作為左二片工作面的料道及回風巷，采煤工作面采用上行通風，工作面入風量243m3/min，回風量228m3/min，漏風15m3/min，工作面風流穩定，上隅角風量正常，同時巷道高度也滿足下料運輸及行人要求，符合《煤礦安全規程》規定，該留巷巷道645m長，回采后共有4處頂板發生冒落，總計冒頂長40m，最大冒高2.0m,與直接頂厚度相同；

3）該巷道節約鋼梁棚子支護費用及其他費用4萬余元，節省坑木費用8千余元，總計節省3.8萬余元。

實例2。由于錨索支護技術的推廣，為加強留巷直接頂的支護強度，該礦在掘進施工4309右三片時，采用了錨索支護，錨索兩排矩形布置，間距2.0m，排距1.4m，托盤長0.5m，與巷道方向平行打設，錨索繩長4.0m，錨深3.7m，處露0.3m，采用2支藥卷錨固，錨固長度1.2m，巷道寬2.8m，巷高2.1m，回采時需留巷580m。

（1）巷旁支護采用水泥煤漿砌矸石墻，墻體寬2.0m，留巷內滯后支護及要求與1209采區左二片相同，在該面回采完后，留巷狀態良好，無一處冒頂；

（2）沿空留巷后，該巷道頂底板間移近量在0.1m～0.2m之間，巷道高1.9m～2.0m，更好地保證了留巷巷道的斷面及頂板的完整性；

（3）該留巷巷道的錨索成本雖高于錨桿成本，但由于錨索間距是錨桿間距的2倍，巷旁支護的水泥煤漿矸石墻的寬度減小0.4m，既節省了水泥消耗又節省了取矸量。再者，采用錨索支護后防止了直接頂與老頂間的離層冒落，避免了處理冒頂的人工費和材料費，同時也減少了安全隱患。經計算，該面節省了支護費用（包括處理冒頂的支護）17400元，人工費3200元，總計節省20600元。

4 三種沿空留巷技術分析

沿空留巷實質就是如何控制巷道直接頂不冒落。采用第一種支護方法，取矸困難，勞動強度大，二次支護又是被動支護頂板，成本高。第二種支護方法，取矸量較小，勞動強度及其他方面都優于第一種方法。在直接頂穩定的條件下，采用第三種方法將成為該礦的最佳支護方式，它從安全生產、成本效益等方面均優于第一、二種留巷支護方法。采用第二種與第三種留巷技術，可以取消巷內棚子的原因在于：1）留巷巷道處于減壓區內，頂板下沉量通過實測在0.1m～0.25m之間，在頂板巖石彈度內只會離層，不會產生斷裂；2）由于原巷道是錨桿支護，預應力大，錨深可根據頂板巖性進行調節，可將各層緊緊壓成一體，是積極支護。且每根錨索或錨桿相當于是一根強有力的點柱，減少了頂板的跨度，增加了頂板的穩定性；3）在載荷的作用下，直接頂各分層都受壓和拉狀態，頂板不易發生離層錯動，提高了抗彎強度；4）錨索或錨桿對頂板冒落起懸吊作用。因此在直接頂穩定，層理不發育的巷道內，巷旁采用掘進的原支護（錨桿或錨索）為留巷巷道內支護，當直接頂厚度在1.5m～8m時，最適合采用錨索支護。當直接頂離層破碎時，必須采用工字鋼棚子支護，由于頂板的離層脫落，錨索或錨桿就失去了支護作用。

另外，通過實踐認識到，巷旁支護不是越寬越好，巷內采用錨桿支護時，巷旁的水泥煤漿砌成的寬度，是采高的2倍～2.2倍為宜。而巷內采用錨索支護時，由于其支護強度大，巷旁的水泥煤漿砌成的石墻，主要起切頂和擋矸作用，其寬度一般取采高的1.5倍～2倍為宜。而巷內采用棚子支護時，巷旁的石墻寬度取采高的2.5倍～3倍為宜。

隨著科學技術的發展，沿空留巷技術也在不斷變化更新。圍巖支護由被動支護變主動支護的理論已經成熟。所以，在留巷技術上考慮安全的前提下，既要經濟，也要有利于發展生產，各煤礦應根據不同的采高，不同的圍巖狀態，通過現場實踐，摸索出適合本礦的最有效方法。

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[2]布鐵勇，馮光明，賈凱軍.大采高綜采沿空留巷巷旁充填支護技術[J].煤炭科學技術，2010(11).

[3]楊百順，謝洪，凌志遷.深井開采沿空留巷頂板錨桿強化控制技術研究[J].中國安全生產科學技術，2010(4).