沿空留巷技術在刨煤工作面的應用

李洪寶　郭奎超　牛景東　張永生

摘 要：針對刨煤工作面回采特點，提出了刨煤工作面沿空留巷技術，論述了工藝過程中存在問題和改進思路。

關鍵詞：沿空留巷；刨煤工作面；應用

1 工作面概述

鐵煤集團小青礦W2713工作面南部為西二Ⅱ期集中軌道運輸巷、西二Ⅱ期集中運輸巷、西二Ⅱ期集中回風巷；北部為小青礦井田與大明礦井田技術邊界； 西側為F76斷層；東側為W2712工作面。走向長度1775m，傾斜長度225m，面積385200m2，煤層厚度1～1.70m，平均1.39m，工作面可采儲量69.08萬噸。煤層為單斜構造，傾角2～10度，平均4度。工作面頂板發育一層灰色、灰黑色泥巖偽頂，其厚度0.10～1.4m，平均0.8m，水平層理，松軟易碎，易冒落，節理、裂隙發育。工作面直接頂為中、粉砂巖互層，夾泥巖層；老頂為粉砂巖、粗砂巖、砂礫巖為主的砂巖互層；直接底為粉砂巖。

該工作面所用采煤設備為鐵煤集團引進的第四套刨煤機，最低開采厚度0.8m，9-38Ve/GH5.7滑行刨，PRT-GH-PF3/822型端卸式運輸機，SZZ-800/315型轉載機，PCM-160型破碎機和ZY4800/06/16.5D型液壓支架，ZZHCY9600/9.4/16型和ZZHC7840/10.4/17型巷旁充填液壓支架，ZT2×4000/18/35型超前支護替棚液壓支架。

2 巷道布置

W2713工作面采用沿空留巷、Y型通風方式。工作面采用兩巷入風、一巷排風布置。巷道分別為W2713運輸順槽、軌道順槽和W2712運輸順槽。W2713工作面回采時，W2713運輸順槽、軌道順槽為入風巷，W2712運輸順槽作為W2713工作面回風巷。W2713運輸順槽為三心拱斷面，高度為3.3m，寬度為5.6m，斷面16.8m2；采用鋼帶、錨桿、金屬網聯合支護，用于進風、運煤及輔助運輸。W2713軌道順槽為矩形斷面，高度為2.8m，寬度為5.0m，斷面為14.0m2，采用鋼帶、錨桿、金屬網聯合支護；用于工作面進風及輔助運輸。W2712運輸順槽為矩形斷面，高度為3.0m，寬度為5.6m，斷面為16.8m2，采用鋼帶、錨桿、金屬網聯合支護；用于工作面回采時的回風。

3 采煤工藝

W2713工作面采用走向長壁后退式一次采全高的刨煤機機械化采煤法。軌道順槽采用混凝土材料充填沿空留巷，其余采空區頂板自然垮落法管理。采煤工藝流程為刨煤機割煤、裝煤→可彎曲刮板運輸機運煤→電液控制系統控制推移運輸機→電液控制系統控制拉移支架支護頂板。

3.1 落煤方式。采用刨煤機雙向穿梭式切割的落煤方式，采用“Z”字型進刀方式。工作面所有的支架動作一次為一個循環，循環進度0.6m。刨頭由機頭向機尾方向運行為上行，刨頭由機尾向機頭方向運行為下行，上行最大刨深為（進刀深度）為120mm，下行最大刨深為70mm；可根據現場煤層的高度、硬度、頂底板情況適當調整刨深。上行最大速度為1.92m/s，下行最大速度為0.96m/s。

3.2 裝煤、運煤方式。刨頭在運行落煤的同時進行裝煤，回采出的煤由運輸機運出工作面，經端卸式運輸機進入轉載機→工作面運輸順槽→W2集中運輸巷→W2皮帶大巷→緩沖倉→主井→地面。

3.3 頂板控制方式

W2713工作面采用兩柱掩護式液壓支架維護頂板，液壓支架在電液控制系統的控制下自動拉移。采空區頂板自然垮落法管理。

4 沿空留巷

4.1 充填工藝流程

材料運輸→移架、架后支護、清理→機械立模→攪拌輸送→充填→清洗泵、管路

4.2 充填主要設備

充填泵、控制開關動力電源由W22#變電所引出，由于初次使用職工操作不熟練，充填泵布置在距離工作面較近的200m處，并在充填泵與充填地點間設置語言信號；隨著工作面回采，逐漸加大充填泵和工作面的距離，最終控制在500m以內；充填泵由絞車牽引移動。

4.3 充填材料

沿空留巷充填材料選用膏體混凝土，其主要成份是：硅酸鹽、砂子、粉煤灰及速凝劑。

4.4 移架、架后支護清理

機尾151#采用ZZHCY9600/9.4/16型巷旁充填液壓支架、152#采用ZZHC7840/10.4/17型巷旁充填液壓支架，本支架為滯后支護形式。刨煤機割煤時，巷旁充填液壓支架隨工作面支架推移及時將伸縮梁伸出，同時將推桿伸出推溜，推桿伸出約1500mm時推溜時，巷旁充填支架進行移架，移架后對充填空間雜物清理干凈，并將該空間頂底板整理平整。

4.5 機械立模

工作面采用ZZHCY9600/9.4/16型巷旁充填側模板支架、ZZHCY7840/10.4/17型巷旁充填后模板支架、液壓支護模板，支架自行前移機械立模。充填前，要調整三塊模板處于良好狀態；調整好充填模板后，將充填管路架設好，準備進行充填。

4.6 充填

檢查確定混凝土充填泵工作狀況正常，管路暢通后，方可進行材料的攪拌輸送；進料要均勻連續，配水要嚴格控制水灰比；注意觀察設備的工作壓力和狀況，管路堵塞立即停機處理。輸送段巷道坡度較大時，為防止管路堵塞，在充填開始，先用0.5m3的細料（水泥、粉煤灰含量高，細沙、石子含量低）泵送，膏體混凝土材料進入充填模，要觀察材料的平流堆積狀況，材料要充滿充填模板并充分接頂。充填臨近結束時用0.5m3的細料泵送。

4.7 沖洗充填泵、充填管路

充填工作完成后，進行充填泵和充填管路的清洗。

充填泵的清洗：用清水把泵里外洗刷一遍。

5 生產過程的存在問題

該工藝雖然實現了成功，但在生產過程中也存在如下問題：

5.1 混凝土墻的強度

混凝土充填的初期直接采用沙子和水泥混料，粒度小，但抗壓強度低。充填后12天觀察，發現有15米壓裂，出現縫隙，漏風，又重新噴漿處理。后改用在混凝土墻內加鋼筋骨架，骨架規格1800×1600mm，采用14鋼筋焊制，眼距100mm，增加骨架段混凝土墻提高了強度，沒有出現壓裂現象。

5.2 混凝土墻不能接頂問題

充填料為流體，造成墻頂端接頂不實，不平處有200mm高的空間，不能有效封閉，出現漏風現象，并造成頂部下沉。需采用二次噴漿進行封堵。

5.3 混凝土墻凝固時間問題

初次充填因速凝劑配比問題，凝固時間長達7個小時，后經廠家反復試驗，調整配比，但凝固時間仍達到4個小時，暫時仍未達到要求。

5.4 對頂板巖性的適用性問題

該工作面頂板巖性直接頂為中、粉砂巖互層，夾泥巖層較破碎，沿空留巷支架移架后，部分頂板脫落，需人工清理，清理過程中一是存在空頂作業現象，不安全，二是勞動強度大，清理出的貨要人力運送到運輸機上，每次清理時間大約在1個半小時左右。如頂板巖性較好，則沒有此問題，也比較適合該工藝。

5.5 沿空留巷支架的適用性問題

采用ZZHCY9600/9.4/16型巷旁充填側模板支架、ZZHCY7840/10.4/17型巷旁充填后模板支架、液壓支護模板進行機械立模。充填前，要調整三塊模板處于良好狀態；調整時間較長，同時因巷道高度變化，經常出現模板不能接頂的情況，需對模板的上部空間用木板、斷道木、原木等進行封堵，封堵不嚴還易造成混凝土流入支架內部，清理相當困難，影響支架正常工作。該支架長度為米，移架阻力較大，多次出現拉壞連接裝置的現象。

5.6 充填泵的上料問題

該充填泵為德國進口產品，存在的突出的問題就是該設備的上料口在上端，高度1.5米。上料時需人力抬高，增加了勞動強度，后經現場調研，對該設備進行了改造，增加了一套螺旋上料裝置，上料口高度變為0.8米，有效減輕了勞動強度，提高了工作效率。

6 結束語

沿空留巷技術在刨煤工作面的應用取得了成功，該工作面安裝完畢后，一日兩充正規循環，每天推進4米，月產量6萬噸。若想進一步提高生產能力，需進縮短充填及凝固時間。