巷旁充填沿空留巷技術及礦壓顯現規律

摘要：本文就巷旁充填沿空留巷技術及礦壓顯現進行簡要分析和闡述，從充填材料、系統布置、充填參數及工藝等方面進行研究，并對充填沿空留巷段進行礦壓觀測。結果證實：巷旁充填沿空留巷技術有效保證了頂板的穩定性和完整性，保障了充填體控制頂板的下沉、適應其活動規律的要求。

關鍵詞：巷旁充填 沿空留巷 礦壓顯現規律

0 引言

沿空留巷這項技術是我國在采煤技術這一行業的一項重大突破，不僅降低了巷道的掘進率，而且提升了煤炭資源的回采率，這樣一來完全取消了區段煤柱，改善了大部分礦井的生產條件，使我國的礦井進入一種新的生產模式——集中化生產，是我國采煤領域的重大技術變革。為了滿足礦井生產條件不斷變化的需要，研究一套適合的技術是十分必要的，通過實地考察調研及井下工業性實驗后，我們認為沿空留巷技術最為合理，改造沿空留巷填充設備，在系統地改善布置及充填工藝后，我們在采礦工作方面取得了較大的成功。我在礦機掘二隊就職管理人員期間，主要負責掘進巷道施工，修巷等工作，下面結合工作實際談談一些施工規律。

工程背景：從沿空留巷技術的出現到現在，它在薄煤層或中厚煤層的采煤工作上已經獲得了寬泛的開展，并且在我國薄煤層及中厚煤層的開采中日益趨于完善。巷內支護以及巷旁支護等技術發展到現在已經非常地成熟。

工作項目第一次使用了巷旁充填順著空留巷以及Y型通風的施工方式，在使用這樣的填充之后，運用導軌槽進行運輸和送風。同時借用了巷道和邊界煤層回風的特殊性，應用高水速凝材料進行整體澆筑充填，克服了以前巷道增加阻力速度慢、初始支撐力度小的缺點，使得項目順利開展并完成。

1 巷旁充填沿空留巷技術

根據每個工作面的不同，首先考慮工作面沿空留巷采礦的地質條件和開展沿空留巷所存在的一些困難。從充填材料的選擇、巷旁充填體支護參數的選擇、系統布置和充填工藝等方面進行嚴謹細致的研究及實踐。

1.1 選擇合適的充填材料

充填材料強度是沿空留巷充填技術的重中之重，同時其凝固速度也關系著沿空留巷充填技術的成敗，根據多次試驗的結果，充填材料最佳使用的原材料主要包括：水和硅酸鹽、粉煤灰等混合之后進行攪拌支撐膏體混凝土，同時加入添加劑制作而成，在進行填充施工的工序中要指定施工人員使用人力進行袋裝的填充。

材料加入混凝土制作的料斗里，然后經過混合器，同時向其中就水并且不斷的攪拌。之后將配置好的填充材料直接灌入3.9寸的無縫鋼管運輸到固定好的模具里面。這些工序之后使用鋼帶等作為鋼筋的骨架嵌入，以便提高填材料的強度值。最后要進行實驗檢測達到國家標準后方可投入使用。

1.2 巷旁充填體支護參數的選擇

沿空留巷巷旁的充填技術是否可以成功的關鍵因素在于是否可以保證充填體上方的頂板以及上部頂煤的完整和穩定性。沿空留巷保留的巷道同時要經歷掘進和強烈的采動影響，為了防止巷道圍巖過度變形，根據沿空留巷圍巖變形及礦壓顯現特點和以往沿空留巷支護經驗，在選擇支護方式方面就顯得尤為重要，在掘進工作面采取錨網支護的方式，斷面則選擇矩形斷面，這樣可以方便留巷時架上金屬棚，與此同時應該在以上工序的基礎上，對填充材料的變形能力和承載能力進行嚴格的控制，不斷地找到問題并及時地解決，在填充工藝上不斷地發展改進，讓填充體可以較好地適應頂板的規律性活動，從而達到超前支護并且推進回采工作面的進行，保證工作面的完善性并且為留巷做好準備工作。通常來說11#工字鋼體是棚梁的首選，在架設此金屬棚梁時要采用批子背頂、竹笆等在巷道的非采空區一側做固定，架于此處的一端。

1.3 系統布置和充填工藝

巷旁填充系統布置和充填工藝是沿空留巷技術中非常重要的一個環節，包括了充填設備的設置以及煤礦開采、填充管道的架設、材料運輸等方面，都應該采用沿空留巷的措施。并且在設計巷旁充填體的準備階段，應當利用充填支架確保機械立模調整到良好的狀態，在打好充填的模板后，將充填的管道架設好，在準備進行填充工序之前，一定要認真地檢測混凝土充填的料桶是否可以正常地工作，同時要保證管道暢通沒有阻礙時，再對材料進行混合、攪拌、輸送的工序。在進料的時候要控制均勻的進料速度，并且對水的配比進行控制。

2 沿空留巷巖圈的變形特點分析

根據我們在棗莊市泉上煤礦、曹莊煤礦等煤礦進行的實地考察觀測，在回采的時間段中我發現了在回采工作面的后方，有產生裂縫帶動地質巖層并且導致失衡，而最終使得巖層產生了急劇的下降。巖層的下降導致了巷道頂板在短期內突發下沉的情況，采空區在巖層作用下向巷道內擠壓。通常情況下，留巷的頂板下沉主要發生在工作面后方0-40m的范圍內，在工作面后方50-60m意外趨于穩定。直接頂板突然下沉可能會填滿整個采空區，這樣導致了基本頂發生震動，在采動期間沿空留巷的頂板下沉量一般與煤層采高成正比。所以，通常而言來說選擇薄煤層或中厚煤層進行掘進相對來說能夠保障沿空留巷的正常進行，防止頂層突發下沉。

3 對礦壓顯現監測及其分析

目前我們使用的礦壓觀測主要工序是巷旁充填沿著空留巷巷道圍巖變形以及巷道維護情況等方面，目前一般采用下列幾種觀測的方法：

3.1 充填體的變形

在充填體縱向頂底處分別設置一個基點用卷尺測量縱向形變；在充填體內預先埋下橫向水平套管，對其內布置鋼絲使用直尺測量外露的鋼絲長度以此來確定橫向形變。

3.2 充填體的受力

在填充過程中，應該采用在充填體的內部埋設相應型號的液壓枕，以便準確地測出填充體的受力情況。

3.3 巷道圍巖變形和維護狀況

巷道圍巖變形和維護的測量方式如下：使用在巷道頂底板及兩邊設置相應的測量基點，之后采用位移計來進行較為精確的測量，并詳細記錄測量數據。

4 針對礦壓顯現解決以及預防的方法

4.1 在設計上采用兩支LVDT，大選一個信號與指令進行比較，這樣避免了線圈斷線引起調門全開的故障。為解決連接桿扭曲、斷裂的隱患，我們經過調研論證，選用了細桿的LVDT，逐步淘汰原來的粗桿LVDT，這一措施加大了連桿與LVDT套筒之間的間隙，有效地避免了連接桿扭曲、斷裂的問題。

4.2 針對回路產生的問題我們首先在工藝上強調高標準，同時選用耐高溫屏蔽電纜，對控制信號線從機柜起就采用雙路線多處并聯，LVDT由于是兩支，并已經具備了較高的可靠性，同時我們將逐步淘汰插頭式而使用一體化的LVDT，減少中間環節，從而進一步增加系統的可靠性。

5 結束語

在薄煤層及中厚煤層的開采中，宜采用沿空留巷技術，它不僅降低了掘進巷道的工程量，同時也縮短了工作面的準備時間，實時有效地解決了中薄煤層開采平衡失調的問題，并且大幅度提升了礦井內部煤炭資源的回采率，同時也使礦井的使用周期得到延長，使煤炭的開采挖掘交替更加地合理。

這使得礦井安全系數得到提高并且大大提升了礦井的經濟成效。合理的填充體強度將很有效地控制老舊頂的變形和彎曲，也可以在一定程度上適應老舊頂部的回轉變形。填充體將和巷內支護一起保證頂板的正常使用，保證頂板的穩定性。

同時也加強了礦井的穩定性和完整性，這是一項先進的開采工藝，是一項重大的變革，對我國的經濟和社會效益有著可持續發展的深遠意義。

參考文獻：

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