近距離煤層下沿空留巷支護技術研究

摘 要：蘭花寶欣礦3#煤層與2#煤層層間距平均13.4m，為提高煤炭回采率，3103工作面實施無煤柱開采，屬于近距離煤層下沿空留巷。本文在分析了工程特點和難點的基礎上，提出了合理的巷道支護參數，確保了沿空留巷的順利進行。

關鍵詞：近距離煤層；沿空留巷；支護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.053

1 工程概況

蘭花寶欣礦是山西蘭花科技創業股份有限公司在山西古縣控股且具備生產條件的礦井，目前主采2#、3#煤層，其中3#煤層與2#煤層層間距平均13.4m，屬于近距離煤層。3#煤層位于山西組中部，K7粉細砂巖之上，下距K7砂巖9.24-32.20m，平均19.53m，煤層厚1.50m-1.90m，平均1.77m，不含夾矸，煤層結構簡單。全區發育穩定，屬全區穩定可采煤層。

老頂或直接頂板為中細砂巖或粉砂巖，質硬、鈣質或硅質膠結，裂隙發育，方解石脈充填，屬中等堅硬巖石，冒落性Ⅱ類頂板，厚1m—4.66m，一般平均3.12m。局部直接頂板為泥巖，厚2.43m—4.15m，平均3.29m，質軟。底板灰黑色泥巖、砂質泥巖、粉砂巖，厚0.6m—6.44m，平均2.9m，屬不堅硬巖石。3#煤層頂底板力學性質測試結果見表1。

為提高煤炭回采率，延長了礦井服務年限，以3103工作面為工程對象，實施無煤柱開采成套技術。

2 沿空留巷的工程特點與難點

3煤煤層的埋藏深度在400～700m左右，煤質硬，煤層涌水量小，自燃傾向性較弱，為3煤回采巷道沿空留巷創造了有利的條件。

從已經回采完畢的3101、3103工作面來看，原有的巷道支護強度僅能達到控制掘進穩定時期的程度，受留巷動壓影響時，礦壓顯現劇烈，巷道變形大。3煤回采巷道采用沿空留巷時，巷道需承受二次動壓的影響，且3煤留巷屬于近距離煤層下沿空留巷，工程特點與難點如下：

（1）2煤與3煤屬于近距離煤層，上下煤層間開采的相互影響會逐漸增大，下部煤層開采前頂板的完整程度已受上部煤層開采損傷影響，其上又為上部煤層開采垮落的巖石，且上部煤層開采后殘留的區段煤柱在底板形成的集中壓力，導致下部煤層開采區域的頂板結構和應力環境發生變化。下部煤層開采時，工作面極易發生頂板冒、漏事故，與上部煤層采空區溝通，造成工作面漏風，回采巷道的礦山壓力顯現明顯，壓力傳遞規律特殊，巷道圍巖移近量大，巷道維護困難，3煤于近距離煤層下留巷，更增加了巷道圍巖控制的難度。（2）煤系地層結構復雜，巷道層位難以選擇。3煤的煤層厚度從賦存不穩定，頂、底板分別為層理發育的砂巖、泥巖，巷道的頂板可選擇跟3煤頂板。巷道頂板為夾矸、松散煤層、泥巖或砂質泥巖的典型難控制的煤巖復合頂板。（3）巷道基本為全煤巷道。3煤的f值在2～3之間，但其極具碎裂特性，受采動擾動后，即發生顯著片裂。全采動影響過程中巷道頂板的安全控制和煤體的穩定控制技術要求高，難度大。（4）巷道底板控制難度大。不同開采條件下的留巷底臌是巷道表面收斂的最大組成部分，甚至能占到頂底板移近的90%，采用沿空留巷時要承受二次采動影響，巷道底臌速度和底臌量會表現的更為劇烈。（5）巷道服務時間長。以3103軌道順槽留巷為例，巷道服務時間從掘進至回采，再到留巷復用，實際時間在2年以上，加大了沿空留巷的難度。

3 3煤運輸順槽掘進期間支護參數設計

根據3煤具體地質狀況及目前留巷取得的經驗，運輸順槽的斷面尺寸確定為寬×高=4500mm×2500mm。

頂板錨桿采用MSGLW-400/20×2000，螺紋段螺紋規格為M22。共5根，間排距1000×1000mm，材質為左旋無縱筋高強錨桿。靠近巷幫的頂板錨桿安設角度為與鉛垂線成15°。幫部錨桿采用MSGLD-335/18×2000，螺紋段螺紋規格為M20。共4根，間排距700×1000mm，材質為全螺紋右旋等強錨桿。頂板錨索采用“2-2-2”布置形式，一梁兩孔，梁長2.4m，孔距2.0m，錨索梁排距1.0m。錨索規格為SKP17.8-7/1860，長度4100mm，材質為高強度低松弛預應力鋼絞線，張拉力不小于80～120kN。其他支護參數見圖1。

在圍巖破碎帶，采用工字鋼棚支護，極其破碎段補打單體錨索。對掘進影響較大的地質異常，圍巖松散破碎范圍較大時，可使用架棚錨索聯合支護方式。

4 結語

截至2017年1月14日，3103工作面已經順利開采完畢，留巷長度超過500m，無煤柱連續開采成套技術取得階段性成功。在3#煤層3個采面進行了工業性試驗和推廣，全礦減少了3個掘進工作面，萬噸掘進率降低30%以上。采用無煤柱連續開采，取消了區段保護煤柱，多回收煤炭資源約10.74萬t，提高煤炭回采率10～20%，延長了礦井服務年限。

作者簡介：賈世林（1985-），山西晉城人，總工程師。