綜放沿空掘巷掘進期間實踐分析

岳帥帥

摘 要：隨著錨桿支護技術的應用，留設小煤柱護巷成為沿空掘巷技術的主要發展方向之一。為解決塔山礦留設大煤柱所帶來的煤柱損失嚴重、巷道礦壓顯現強烈等問題，在塔山礦二盤區8204工作面進行綜放沿空掘巷試驗研究，得出留6 m小煤柱時巷道處于應力降低區，巷道在掘進期間保持了較高的穩定性。

關鍵詞：綜放開采；沿空掘巷；小煤柱

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-0177-02

煤礦開采過程中，為了防止采動支承壓力的影響，巷道采用煤柱護巷的方法。礦壓觀測說明，隨著開采深度增加，護巷煤柱的尺寸變的越來越大，其結果不僅使煤炭損失變大，且殘留的護巷煤柱，還會導致巖（煤）層壓力增加，使煤與瓦斯突出以及沖擊地壓發生的危險性增大。同煤塔山礦主采石炭系的3～5#煤層，煤層厚8.36～29.21 m，平均17.52 m，采用綜采放頂煤。塔山礦在煤層開采過程中，長期采用留大煤柱護巷的方法，煤柱寬度38～45 m，以減緩相鄰工作面支承壓力的影響。但大采高綜放開采，一次開采高度達到15～18 m，帶來如下問題：①巷道位于應力增高區，維護巷道所需支護強度高，具有沖擊危險性。②超前支承壓力影響區內礦壓顯現強烈。③采出率低。工作面煤柱損失達到20%～30%，資源浪費嚴重。為克服這些弊端，提高煤炭的采出率，保證安全生產。在塔山礦二盤區8204工作面進行綜放沿空掘巷試驗研究。

1 工作面地質條件

8204工作面布置在二盤區東部，鄰近8206工作面布置，與二盤區回風巷、皮帶巷和輔運巷聯通。8204工作面走向長 1 005m，傾向長162 m，工作面埋480～533 m左右，開采3～5#煤層，全煤厚度11.81～17.76 m，平均14.83 m。煤層中含2～16層夾矸，厚度為1.35 m。煤層局部受煌斑巖侵入影響硅化，變質，煤層傾角1～3 °。8204工作面的5204巷用留6 m小煤柱沿空掘巷，如圖1所示。

2 沿空巷道支護條件

2.1 巷道斷面設計

5204巷用沿空掘巷技術進行試驗研究，留6 m煤柱。設計為矩形斷面，寬5.2 m，高3.6 m，支護形式為錨桿、鋼帶、錨索組合鋼梁、組合錨索、金屬網聯合支護。防止8206采空區氣體外泄，對巷道全斷面進行噴漿加固。全巷道鋪底厚度0.2 m。支護如圖2所示。

2.2 支護材料

頂板錨桿為φ22 mm×2 500 mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿、每排布置7根錨桿，排間距為800×800 mm、W型鋼帶及金屬網護表，W型鋼帶為5 100×280×3.75 mm。

幫錨桿為φ22 mm×2 000 mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿、每排各布置4根錨桿，排間距為800×900 mm、W型鋼帶及金屬網護表，W型鋼帶為450×280×4.75 mm。

錨索為φ22 mm×8 300 mm，錨索吊4.5 m長JW型高強度鋼帶及金屬網護表，每排布置3根錨索，排間距1 600×2 000 mm；兩腮布置 φ22 mm×4 300 mm的肩角錨索，排拒1 600 mm。

在巷道正中布置一排組合錨索，組合錨索使用5根錨索，中間是1根φ22 mm×10 300 mm，四周分別是2根φ22 mm×6 300 mm和2根φ22 mm×8 300 mm，成對角布置，組合錨索間距2.4 m。

通過使用JW高強度鋼帶、組合錨索、耦合讓均壓錨桿，較以往鄰空巷道支護強度和密度有大幅提高，每米錨桿數量達到15根，每米錨索數量達到6根。

3 沿空巷道掘進期問題分析

3.1 巷道表面位移

為了掌握巷道表面位移變化情況，進行位移監測。對巷道變形持續觀測，主要利用鋼尺和塔尺采用“十”字交叉法對巷道進行觀測。布置A測區，測區內布置10個測點，每個測點相距 10 m，測區距停采線80 m。

根據監測的結果，繪制出A測區的兩幫和頂底板位移曲線圖，如圖3、圖4所示。從圖中可以看出兩幫、頂底板最大移近量分別為64 mm、53 mm。巷道變形量較小，說明現有的支護強度對圍巖變形控制較好。

3.2 相鄰采空區氣體變化

5204巷道于2014年6月3日開口掘進，8月17日，進入小煤柱掘進階段。根據5206巷停采線束管監測數據顯示：8206工作面自封閉以來，瓦斯濃度在25%～27%之間；5204巷開始掘進后，8206采空區氣體開始逐漸發生變化，尤其在巷道掘進至小煤柱后，采空區氣體波動較為明顯。

巷道開掘后，瓦斯濃度出現明顯的升高和降低變化，目前保持在15%左右。采空區氣體濃度變化的直接原因是5204巷掘進期，小煤柱裂隙導通采空區，漏風通道增加所致。

①采取向采空區注氮氣。注氮一方面可以降低采空區內的氧氣濃度，遏制采空區煤體自燃；另一方面平衡采空區與5204巷之間的壓差，減少氣體流動，進而達到防止煤體自燃目的。

②采取向采空區灌注黃土固結劑。當黃土固結劑漿液中加入激發劑后，將會加快化學反應速度，轉變成具有一定強度的結石體。結石體充填于煤體裂隙和采空區空間，使得采空區和小煤柱隔離開來。

4 與同時期掘進巷道相比較

8216工作面的5216巷是留38 m大煤柱護巷。掘進期巷道變形，如圖6所示。

從圖中可以看出，5216巷兩幫、頂底板最大移近量分別為190 mm，139 mm。相對于5204巷，圍巖變形量較大，說明留 38 m煤柱時，5216巷處于應力增高區，受較大的側向支撐壓力，使巷道發生較大的變形。表明5204巷處于應力降低區，掘進時受較小的側向支撐壓力，加之使用錨網索聯合高強度支護體系，使巷道圍巖發生較小變形，巷道圍巖控制效果良好。

5 結 語

①塔山礦8204工作面的5204巷采用6 m小煤柱沿空掘巷，在掘進期兩幫、頂底板最大移近量為64 mm、53 mm，巷道圍巖變形控制效果較好。

②向8206采空區注氮氣和黃土固結劑有效地平衡采空區與5204巷之間的壓差，減少采空區與5204巷內氣體流動，達到防止煤體自燃目的。

③與同時期掘進巷道相比較，5204巷的圍巖變形量要是5216巷的1/3，說明5204巷較5216巷處于應力降低區，加之巷道采取高強度支護，使整個掘進期巷道處于較穩定狀態。

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