無煤柱回采三種留巷方式探討

邊俊奇

（西山煤電股份有限公司鎮(zhèn)城底礦，山西 古交 030203）

·問題探討·

無煤柱回采三種留巷方式探討

邊俊奇

（西山煤電股份有限公司鎮(zhèn)城底礦，山西 古交 030203）

為了提高煤炭資源回收率，最大限度地減少煤柱損失，盡可能采用無煤柱開采技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。基于以上目的，對在地下煤礦開采中，壁式條帶布置工作面方式、工作面間煤柱的去留進(jìn)行了論述，介紹了三種不同沿空留巷（掘巷）方式的具體做法，即筑墻強(qiáng)支留巷法、恒阻大變形預(yù)應(yīng)力錨索留巷法、預(yù)留沿空掘巷法。并對三種不同沿空留巷（掘巷）方式的特點(diǎn)進(jìn)行了對比分析，從而為各類煤礦因地制宜選用不同方式提供了借鑒。

回收率；無煤柱；沿空留巷（掘巷）；對比；分析；借鑒

1 問題的提出

現(xiàn)代地下煤礦開采中，大多采用綜合機(jī)械化壁式條帶的方法布置工作面，這樣工作面與工作面間必然留下至少20～30 m甚至更寬的煤柱。這一煤柱按現(xiàn)在的開采水平，盡可能回收，但其回收率大多不足20%。例如，工作面長度為1 000 m，工作面間煤柱為20 m寬，煤厚為3 m，煤的容重以1．35 t/m3計，回收率20%，則一個煤柱的丟煤量為：

式中：

η—回收率；

l—條帶長度，m；

m—條帶寬度，m；

δ—煤層厚度，m；

γ—煤的容重，t/m3。

可見損失煤量是極其可觀的，就現(xiàn)在回采方法，如果能夠在設(shè)計或回采時不留煤柱，采區(qū)的回收率將會大大提高，所以不留煤柱是從根本上解決這一問題的關(guān)鍵。而最常用的方法就是沿空留巷（掘巷）。另外，按趙景禮教授的中厚煤層錯層位巷道布置方式取消條帶與條帶間的煤柱，這一方法也受到很多條件的制約，如是否采用放頂煤方法回采、煤層厚度與連續(xù)性、工作面的回采順序等。所以，要取消條帶間的煤柱還須采用沿空留巷（掘巷）。下面，就研究和采用較多的三種留巷（掘巷）方式，進(jìn)行介紹，并從適用條件、安全性、可操作性及經(jīng)濟(jì)性等多方面進(jìn)行比較。

2 三種留巷（掘巷）方式

2．1 筑墻強(qiáng)支留巷法

這一方法是基于巷道的重復(fù)利用而考慮的，就是上一個工作面回采時，將一條回風(fēng)巷留下來作為下一個工作面的一條運(yùn)輸巷，這樣條帶與條帶間的回風(fēng)巷（運(yùn)輸巷），依次重復(fù)利用從而取消工作面間煤柱。

具體做法是：回采時，在留巷一端的支架需做成特型支架，根據(jù)筑墻厚度（一般為2 m）支架也需2 m寬，現(xiàn)多為現(xiàn)澆砼，所以該支架后，要連體做成2 m寬的模板，模板長度根據(jù)循環(huán)澆筑進(jìn)度而定，巷道內(nèi)需要設(shè)一套砼的攪拌、輸送設(shè)備，然后一邊回采一邊在留巷的回采一側(cè)澆筑2 m寬，與采高同高的砼墻，作為巷道回采側(cè)的支撐點(diǎn)，保證原巷道的完整性。見圖1。

該法已在西山煤電屯蘭礦采用。屯蘭礦18205工作面采長204 m，走向長1 300 m，與之相鄰的18207工作面采長200 m，走向長1 280 m，18205回采時，為18207留下1條1 280 m回風(fēng)巷，這樣這條巷道就可作為相鄰的18207工作面的1條運(yùn)輸巷繼續(xù)使用，這樣省去了常規(guī)的25 m寬、1 280 m長的煤

柱，多回收13萬t的煤炭。

圖1 筑墻強(qiáng)支留巷示意圖

2．2 恒阻大變形預(yù)應(yīng)力錨索留巷法

該留巷方法與筑墻強(qiáng)支留巷法的形式相似，也是將回采面的一條回風(fēng)巷留下來重復(fù)用作下一個工作面的一條運(yùn)輸巷，只是留巷方法有所不同。

該法是利用恒阻大變形預(yù)應(yīng)力錨索代替砌墻而懸吊回采一側(cè)的頂板，達(dá)到留巷目的。該法在四川芙蓉煤業(yè)集團(tuán)的白皎礦采用。見圖2。

圖2 恒阻大變形預(yù)應(yīng)力錨索留巷示意圖

其具體方法是：一個工作面回采時，預(yù)先在靠近回采幫一側(cè)300 mm處超前回采面20 m的頂板上以間距1 m打注恒阻大變形預(yù)應(yīng)力錨索，錨索間距與排數(shù)，可根據(jù)基本頂板巖性確定，壓力大時，間距適當(dāng)縮小，其內(nèi)側(cè)500 mm處可增加1排錨索，一般與邊排錨索呈“三花”布置；在超前回采面10 m距回采幫100 mm處頂板以間距300 mm打切頂眼，深度以穿透基本頂巖石為準(zhǔn)，施工時依據(jù)回采步距，在超前回采面5 m的切頂眼內(nèi)，裝填膨潤土或采用間隔裝藥的辦法進(jìn)行預(yù)裂爆破，使超前回采面5 m的頂板沿切頂眼斷裂開，這樣回采后，采空區(qū)頂板沿切頂眼下沉，而巷道在錨索作用下形成懸頂。為不使采空區(qū)矸石瀉入巷道，可在切頂眼內(nèi)側(cè)補(bǔ)強(qiáng)木柱或單體液壓支柱并掛網(wǎng)擋矸；待巷道穩(wěn)定后（約距回采面20 m后）在采空區(qū)一側(cè)墻面噴100 mm厚砼，一方面封閉采空區(qū)，另一方面形成一堵砼墻，這樣盡管巷道斷面有所減小，但使用時適當(dāng)拉底或?qū)⒘硪粠蛿U(kuò)幫處理，即可達(dá)到使用要求。該礦上組煤23607工作面與23609工作面之間即采用該法，省去寬30 m、長1 500 m的煤柱，節(jié)約煤量大約為18．5萬t多，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

2．3 預(yù)留沿空掘巷法

該法與前兩種不同。見圖3。

圖3 預(yù)留沿空掘巷示意圖

具體方法是：第一個面的一條回風(fēng)巷先掘6 m寬，在相鄰面的一側(cè)2 m范圍內(nèi)預(yù)先砌筑2 m寬的砼墻，留下4 m寬巷道作為本面回采使用，這樣相鄰面運(yùn)輸巷掘進(jìn)時，以砼墻為一幫，相當(dāng)于砼墻作為兩個采面之間的煤柱，這樣既回收了煤柱，又保證了回采。這是沿空掘巷取消煤柱的一種方法。西山煤電鎮(zhèn)城底礦22103與22105工作面之間即采用該法掘巷，省去30 m寬、800 m長的煤柱，多回采煤量9．9萬多t。

3 三種方法的對比分析

第一種、第二種可以說是形式不同，實(shí)質(zhì)相同，就是在回采時將一條回風(fēng)巷留下來作為下一個工作面運(yùn)輸巷使用，這樣下一個工作面省去一條運(yùn)輸巷的掘進(jìn)工作量。這兩種方式，最好在基本頂板比較完好、堅硬的條件下使用，但施工時難易程度又有所差別。第一種方法砌墻進(jìn)度受回采速度限制，且巷道內(nèi)還必須有一套砼的運(yùn)輸、拌制、輸送設(shè)備，占用空間大，工作量大，與回采交岔作業(yè)互相牽制影響，工作面除回采作業(yè)外，還同時有一套砌墻人員，這樣不安全因素增大；第二種方法相對較為簡單，但技術(shù)含量增大，恒阻大變形預(yù)應(yīng)力錨索需要特制（現(xiàn)只有中國礦業(yè)大學(xué)〈北京〉有研究生產(chǎn)）打注時需特殊裝備，且預(yù)裂技術(shù)也有一定難度，但相對工作強(qiáng)度較小、用人較少，對工作面回采進(jìn)度牽制也較少，但后續(xù)工作量較大，如噴漿、拉底、維護(hù)等。而第三種方法則適宜于頂板較弱的條件（如F＜4～5），但初期工程量較大，前回采面的回風(fēng)巷掘進(jìn)斷面較大，且砌墻工作必須在開始回采前完成。而相鄰面必須重新掘進(jìn)巷道，這樣工程量較大，可能影響到工作面間接替問題。與前兩種方法

相比，第三種方法對本面回采影響較小；而前兩種方法對系統(tǒng)也有要求，最好為Y型通風(fēng)，因為留巷后，巷道內(nèi)如果不采用全負(fù)壓通風(fēng)，則在高瓦斯礦井，回采將無法進(jìn)行。

4 結(jié) 論

以上三種方法，都是基于一次采全高的無煤柱回采方法，對上述三種方法的對比分析。可以看出，對于不同的地質(zhì)條件，不同的采煤方法，不同的基本頂，不同的回采順序等，是不能一概而論的。這里僅為同類條件礦井提供參考。隨著科技進(jìn)步，新設(shè)備、新工藝、新材料、新方法的運(yùn)用，必將為資源更充分回收與利用提供更多的方法，創(chuàng)造更有效的途徑。

［1］康紅普，王金華，林 健．煤礦巷道錨桿支護(hù)應(yīng)用實(shí)例分析［J］．巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2010，29（4）：649-654．

［2］錢鳴高，石平五．礦山壓力與巖層控制［M］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003：203-205．

［3］劉建功，趙慶彪．煤礦充填法采煤［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2011：93-97．

Discussion on Three Kinds of Entry Retaining Ways for No Coal Pillar Mining

Bian Jun-qi

In order to improve the recovery rate of coal resources，minimize the loss of coal pillar，as far as possibly use no pillar mining technology for production．Based on the above purpose，in the exploitation of underground coal mine，wall strip layout working face way，removing or retaining of coal pillar between working face were discussed．Introduces the specific practices of three kinds of goaf side entry retaining（roadway driving）way，that is building walls to support retaining roadway method，constant resistance large deformation prestressed anchor cable entry retaining method and reserve goaf side entry driving method．And the characteristics of three kinds of different goaf side entry retaining（roadway driving）mode were contrasted and analyzed，so as to provide a reference for the various types of coal mine choosing different ways of adjusting measures to local conditions．

Recovery rates；No coal pillar；Goaf side entry retaining（roadway driving）；Comparison；Analysis；Use for reference

TD322+．3

B

1672-0652（2013）07-0054-03

2013-05-13

邊俊奇（1970—），男，山西忻州人，2009年畢業(yè)于大同大學(xué)，工程師，主要從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理工作（E-mail）812045202＠qq．com