中興煤礦沿空留巷技術實踐總結

王智儒

（汾西礦業中興煤業，山西 交城 030500）

1 礦井概況

中興煤礦隸屬于山西焦煤汾西礦業集團，井田位于山西省交城縣嶺底鄉郭家莊以北至柏崖頭、光足上以南，屬清交礦區清徐詳查勘探區的一部分。礦井井田東西長為5.5km，南北寬4km，面積19.8627km2。可采煤層為2#、4#、5#、6#、8#、9#煤層，現主采2#、4#煤層，劃分為+760m、+680m兩個水平開采。高瓦斯礦井，自然傾向性為Ⅲ類不易自燃，水文地質類型為中等。

中興煤礦原綜采工作面布置為“一面三巷”方式（運輸巷、材料巷、回風尾巷、聯巷），工作面采用“兩進一回”通風系統。工作面巷道布置方式及通風系統增加噸煤掘進率的同時也存在獨頭尾巷，回風尾巷與順槽皮帶（軌道）巷之間的保護煤柱導致礦井煤炭資源回收率低，加之煤層軟，蓋山厚度大，造成巷道變形、收斂嚴重、維護困難，需投入大量時間去準備新工作面等缺點，給礦井的安全生產帶來眾多隱患因素，增加了頂板事故、瓦斯事故等發生的概率。因此，研究沿空留巷Y型通風無煤柱開采技術對于礦井安全生產有很重要意義。

2 沿空留巷技術發展過程

2.1 機械立模沿空留巷

在1205工作面首次研究應用沿空留巷技術。沿空留巷充填材料選用膏體混凝土，其主要成份是：硅酸鹽水泥、碎石、砂子、粉煤灰、添加劑及水拌和的膏體混凝土。每次充填墻體尺寸為：長×寬×高=2.4m×2.6m×2.5m，進四刀充填一次。采用箱式沿空留巷模板支架，ZZTM2×10300/17.5/30H型沿空留巷模架，支架自行前移機械立模。留巷墻體充填通過HBMG30/21-110S混凝土泵，泵送充填材料至工作面沿空留巷模板支架的模板箱中，留設2.5m寬的充填墻體隔離采空區并與原巷內支護共同承載形成Y型通風巷道系統。

1205工作面沿空留巷后，由于工作面的上隅角處于進風側，消滅了上隅角瓦斯超限的問題，降低了工作面的風量，減小了工作面上下兩端壓差。膏體混凝土充填墻體具有高阻力、早支撐、安全性高、施工速度快等優點，實現了切頂卸載，達到巷道變形量小，維護效果好，使巷道斷面滿足生產需要。

但同時也存在以下問題：

（1）充填箱里瓦斯易積聚，充填箱油缸強度不足，充填支架與充填箱不能同步操作；

（2）箱式充填支架隨支架的移動不可控，工作面回采過程中，生產管理不到位導致溜子前竄后縮，留巷寬度隨工作面前竄后縮則變寬或變窄；

（3）留巷每立方米就需充填材料2.2t，工人勞動強度大，運輸量大，增加了運輸成本，同時也加重了礦井運輸負擔。

（4）留巷二次復用時，留墻墻體在超前支護段出現片幫、產生裂隙等問題。

2.2 柔模支護沿空留巷

為解決1205沿空留巷中存在的問題，在1203沿空留巷中試驗采用了柔模支護沿空留巷。

柔性模板泵注混凝土支護技術是一種新型沿空留巷支護技術。隨著采煤工作面的推進,緊跟回采工作面,在工作面端頭支護效應消失前,在單體支柱的掩護和支撐下,在巷旁支護的外側用錨桿或點柱將柔性模板固定，然后通過HBMG30/21-110S混凝土泵泵送充填材料至工作面沿空留巷柔模袋中，留設2m寬的充填墻體隔離采空區并與原巷內支護共同承載形成Y型通風巷道系統。

柔模支護沿空留巷解決了模板支架沿空留巷中模板箱中瓦斯易積聚，箱式充填支架隨支架的移動不可控的問題。但也存在留巷所需充填材料使用量大，增加了人工立模、拆模工序，勞動強度大。

2.3 高水速凝充填材料沿空留巷

在1204沿空留巷應用了高水速凝充填材料沿空留巷。高水速凝材料分甲、乙料及這兩部分的添加劑，需要分別加水攪拌輸送，通過在充填點混合，甲、乙料漿單獨攪拌、輸送均不凝固，混合后能快速凝固。充填系統：使用JB-1000型攪拌桶分別攪拌甲料、乙料漿液，使用2ZBSB8～1.1/6-22型雙液注漿泵分別對兩種漿液加壓，雙趟高壓管路輸送漿液，在回采工作面后方留巷位置混合、凝固。根據井下實際情況，確定水灰比為1:1.5。與一般的水泥類材料相比，高水速凝材料具有以下優點；

（1）凝結時間短，早期強度高并可調；

（2）塑性好，再膠結性強，凝結體單軸加壓應變達15%時，其殘余強度還能維持在峰值強度的50%以上。當高水速凝充填材料固化被壓裂后在環境濕度滿足要求的條件下，經過一段時間后，可形成再膠結體；

（3）單位體積充填材料用量少，在水灰比1.5:1的條件下，1m3充填體只需高水速凝材料540kg（為采用混凝土充填材料用量的1/4）；

（4）充填工藝系統操作簡單，勞動強度低，充填速度快，泵送不受輸送距離限制。

但存在墻體強度不高，現場檢測一般在6～8MPa之間，在該礦三采區采深700m以上工作面使用中出現了墻體縮量大，留巷變形量大的問題，局部頂板出現沿留巷內墻體側切頂現象，巷道維護困難。

2.4 爆破切頂卸壓無煤柱開采

在1200工作面應用了爆破切頂卸壓無煤柱開采技術，該技術是對沿空巷道頂板實施超前預裂，切斷沿空巷道頂板與采場直接頂、基本頂的聯系，利用礦山壓力、礦山巖石在周期來壓作用下采場頂板沿預裂面切落形成巷幫。運用這個新技術后，用工少，原來進料、充填等工作需要十多個人才能完成，現在僅用一半的人工，工人的勞動強度也大大降低。

3 結論

中興煤礦通過總結沿空留巷方式，在1206、1207、1208、3215、3217工作面采用高水速凝充填材料沿空留巷和爆破切頂卸壓無煤柱開采技術，解決了上隅角瓦斯超限、留巷變形嚴重、支護困難的難題，緩解了礦井生產銜接緊張，保證了工作面的安全生產，減少了礦井災害因素，提高了礦井的安全生產系數。