無煤柱開采在打通一礦的應用研究

蔣小名 陳 爽

（重慶松藻煤電公司打通一煤礦，重慶 401445）

1 礦井概況

打通一煤礦隸屬重慶松藻煤電有限責任公司，礦區位于渝黔交界處，座落在綦江縣打通鎮境內。井田內自上而下有6#、7#、8#三層煤可采，其中6#層局部可采。6#屬無突出煤層，7#為弱突出煤層，8#為強突出煤層。隨著埋深增加瓦斯含量增加，突出危險增大，且工作面開采時瓦斯涌出量大，生產過程中回風隅角、回風巷瓦斯超限頻繁，制約生產，威脅礦井安全，同時不利于礦井高產高效的發展。一礦保護層工作面近年來單產較低，工作面年產量在15 萬噸徘徊，導致厚薄開采嚴重失調，薄煤層工作面接替緊張，防突掘進單進較低，如何降低薄煤層工作面的萬噸掘進率是值得研究的課題。因此，從根本上解決瓦斯超限對回采的制約迫在眉捷。鑒于這種情況，打通一礦在7#煤層采用的沿空留巷技術減少了巷道的掘進量、鉆孔鉆尺量，保證工作面的正常接替，同時也提高了采空區瓦斯抽采率。

2 工作面概況

2.1 工作面主要參數

W2707 工作面設計走向長155m，傾向長1025m。傾斜長壁布置工作面，仰斜式開采。煤層為7#煤層，厚度為0.7～1.2m，平均煤厚 0.95m。煤層賦存穩定，煤厚1.0m左右，最厚達1.2m，M7 煤層中部夾一層厚約0.02～0.25m 的軟分層，瓦斯含量及壓力均較大。7#煤層噸煤瓦斯19.1m3，煤層傾角6～11°。W2707 工作面回風巷為W2705 運輸巷沿空留巷。

2.2 礦壓情況

根據打通一礦礦壓觀測資料以及該礦南區7#煤層回采時礦壓顯現和W2602沿空留巷礦壓顯特征，預測W2707 工作面開采時的礦壓情況如下：

（1） 工 作 面 壓 力 影 響 范 圍140m～160m，其中工作面前方影響范圍60m～70m，距工作面10m 左右為壓力峰值區，工作面后方影響范圍100m，距工面作15m～20m 左右為峰值區。

（2）回采工作面頂板壓力單位面積承載負荷31.55t/m2。

（3）頂底板移近量1.2m，其中主要為地臌，達到1m以上，頂板下沉量為0.2m以內。頂板離層達到5m 以上。兩幫移近量最大為0.58m，一般為0.2～0.3m 左右。

（4）頂板最大壓力為7.6MPa，巷幫充填體最大壓力為8.8MPa。

3 沿空留巷

3.1 沿空留巷方案

在W2705 工作面運輸巷施工沿空留巷，作為W2707 工作面回風巷。

3.1.1 沿空留巷主要參數

充填厚度為1.8 m的混凝土墻加0.4m寬的水泥墩墻，共計2.2m 寬墻體護巷。具體為：墻體全寬為2.2m，全高為1.2-1.4m。超前支護布置： W2705 沿空留巷的滯后加強采用單體支柱配半圓木按1.0 m×2.0m 的間排距布置60m 雙排，

確保墻體在養護期內不受礦壓影響；煤壁前方超前采用單體支柱配半圓木1.0m 間距單排支護20m。

3.1.2 充填體材料強度的選擇與計算

充填體材料選用混凝土膏體材料，主要成份是：硅酸鹽、沙子、粉煤灰及水拌和的膏體混凝土材料外加添加劑，下表1 為充填體材料強度指標：

沿空留巷充填體的工作阻力可用下式計算：

γ：巖石平均容重，取2.45T/m3；

m ：機頭采高，取1.5m；

k ：冒落巖石的膨脹系數，1.25～1.5，一般取1.25；

B2：巷道寬度，取4.5m。

B1：B2 與留巷充填體（取2.2m）寬度之和的1.2 倍；

表1

考慮到老頂來壓時下位巖層及充填體的動載系數為靜載系數的2～3 倍，即8.0kgf/m2（不到1MPa）。而根據充填體材料的強度試驗，其最大承載極限可達到10MPa 以上，可完全滿足承載要求。

沿空留巷充填體材料：地面充分混和，袋裝成品，水灰比∶水泥∶砂∶石∶水=1 ∶2.04 ∶3.4 ∶0.61，另 加 入 多功能復合外加劑：早強劑為水泥用量的1%～2%，減水劑為水泥用量的2%～3%，泵送劑0.8%～1.2%。單位水泥用量為338kg/m3。

3.1.3 工藝流程

充填工藝流程為：充填空間超前頂板支護→脫模并替棚清理→ 支模、布筋→ 攪拌輸送→ 充填清洗。采用BSM1002E 混凝土充填泵。利用人工上料、手動控制進水、機械攪拌，混凝土輸送泵遠距離輸送，輸送距離為≤300m。充填后動態觀測充填體的強度和礦壓顯現。

3.2 沿空留巷斷面的穩定性

沿空留巷斷面的穩定性取決于圍巖強度、應力狀況及支護、充填體與圍巖的相互作用。圍巖強度越高、應力狀況越好斷面變形越小，但圍巖強度是固定的，只有合理選擇布置支護形式以及充填體的寬度來改變應力狀況，從而減少斷面變形量。巷道底板的變形還有工業用水浸泡、巷道浮煤清收不徹底、頂板淋水等原因。所以保證沿空留巷斷面的穩定性要綜合考慮各種因素，選擇合理有效的方法來控制斷面的穩定性。

4 通風系統

4.1 通風方式

U +尾排型通風方式。

4.2 風量配備與風速驗算

4.2.1 風量配備

根據W2707工作面通風設計說明書，W2707 工作面配風量1080m3/min，其中運輸巷進風為1080m3/min，工作面通過風量為880m3/min，回風巷回風592 m3/min，尾排回風288 m3/min，W2707 沿空留巷回風為200 m3/min。

4.2.2 風速驗算

W2707 工作面面巷道及工作面設計斷面為：運輸巷S輔=13.71m2，回風巷為：S進=13.71 m2，沿空留巷S留=13.71m2，工作面為：S面=4 m2，則：

（沿空留巷僅供行人通風，不計工作面最低風速）

經以上驗算，工作面及巷道最低風速為：0.27/s，最高風速為：3.7m/s，符合“規程”0.25m/s～4m/s 的規定，則工作面所配風量為：工作面總風量為：1080m3/min。

5 無煤柱開采實施效果

W2707工作面通過沿空留巷的實施，減少了巷道掘進，共節省995m 的防突掘進進尺，同時杜絕了掘進、運輸、機電、頂板、防突、放炮等事故；因沿空留巷，少打條帶預處理孔；本層預處理孔抽放時間長，效果好，降低了W2707 工作面瓦斯治理的難度，縮短了相鄰接替工作面的脫節時間；因延用W2705 尾部斜坡，在減少工作面尾排工程量的同時，提高了采空區瓦斯抽采率，減少了采空區瓦斯流向尾排風流中；在工作面推進過程中，原W2705 沿空留巷（即W2707 回風巷）未發生自燃發火等現象。

6 存在的問題及建議

6.1 存在的問題

（1）沿空留巷充填材料具有高增阻力、高強力學特性，且可適應于井下高程變化遠距離泵送施工，入模后自流平、自密實，但充填材料成本高，充填費用大。

（2） 原W2705 沿 空 留 巷（ 即W2707 回風巷）底鼓嚴重，巷道底鼓平均厚度0.3～1.9m，在下一個工作面接替前往往需要專門的臥底。

（3）隨W2707 工作面向前推進，需要專人為充填做模，導致工作面進頭時間長，不利于安全高效生產。

6.2 建議

（1）合理設計巷道斷面，盡量減少充填墻體的寬度，從而減少充填成本。

（2）選擇合理的煤層施工層位克服底鼓對回采造成影響，杜絕工業用水，頂板淋水對巷道底板的浸泡，巷道浮煤清收干凈。

（3）考察選擇巷旁充填一體化模塊支架、機械立模，能保證充填墻體緊隨工作面及時快速構筑，兼顧采煤和充填平行作業，實現我礦的高產高效。

[1]鄭運康，葉玉級，牛志文.緩傾斜中厚煤層軟巖巷道無煤柱開采巷旁支護[J].礦山壓力與頂板管理，1992（01）.