厚煤層綜放沿空留巷安全技術研究

潘 帥

（大同煤礦集團燕子山礦，山西 大同 037037）

厚煤層綜放開采回采率問題以及回采巷道的支護問題一直是困擾礦井高產高效的重大難題[1-2]。目前巷道支護方式以錨桿錨索主動支護為主要發展方向[3-4]，對于厚煤層工作面如何保證巷道穩定，又能提高工作面回采率是一項重要的研究課題。本文以燕子山礦Ⅲ1304工作面采掘地質條件為基礎，通過采用沿空留巷技術提高采區回采率。

1 概況

燕子山礦Ⅲ1304工作面位于Ⅲ一盤區軌道進風巷Ⅱ段218.7～387.3m段巷道北側，工作面走向長度為900m，傾向長度為146m，主采煤層為3#煤層。3#煤層一般夾0～1層夾矸，最大厚度為4.52m，最薄3.14m，平均厚度4.13m，煤層傾角為3～8°。煤層基本頂以砂質泥巖為主，平均厚度19.84m，直接頂為粉砂巖、砂質泥巖、泥巖互層，平均厚度4m，直接底為砂質泥巖，平均厚度3.6m，基本底以細粒砂巖為主，平均厚度6.5m。

Ⅲ一盤區傾斜長度約590m，煤層埋深近600m。3#煤屬于典型的厚煤層，綜采放頂煤工藝的煤巷支護一直是困擾礦井高產高效的難題。以往采用留煤柱護巷布置方式，損失大量煤炭。

2 沿空留巷技術

2.1 留巷順槽（下順槽）的支護方式

根據燕子山礦綜放開采的煤巖地質條件分析，提高回采率的關鍵是減小區段煤柱尺寸，而對于綜放沿空留巷，最大的難題是巷道支護問題。

Ⅲ1304綜放工作面是Ⅲ一盤區首采工作面，Ⅲ1304工作面下順槽采用沿空留巷布置，作為下一個工作面的上順槽。Ⅲ1304工作面下順槽沿煤層頂板掘進，設計斷面寬×高＝4.2×3.0m（中高）。采用煤巷錨網加鋼帶支護，錨索補強。頂部錨桿采用Φ20×2200mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，間排距650×800mm。兩幫錨桿采用Φ18×2500mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，間排距上幫600×800mm，下幫650×800mm。頂部錨索采用Φ18.9×8000mm鋼絞線，五花布置三排，間排距1200×2400mm，兩幫錨索采用Φ18.9×5200mm鋼絞線，下幫布置一排，間距2400mm，上幫布置兩排，間排距1200×2400mm。鋼帶采用BHW-280-3.0型鋼帶。鋼筋網采用Φ6.5mm鋼筋點焊平網。

2.2 回采過程中留巷順槽（下順槽）的支護方式

Ⅲ1304工作面回采時，已將下順槽巷道上幫支護拆除，但頂部及巷道下幫支護完好，故留巷時頂部及下幫仍采用原支護形式。工作面回采后，巷道頂板上幫失去支撐，形成懸臂梁，為加強頂板支護強度，將頂部錨索加密，將原先三排五花布置改為三排矩形布置。加密后頂板錨索布置見圖2。

圖1 下順槽頂板支護方式

圖2 下順槽沿空留巷后頂板錨索加密支護

Ⅲ1304工作面回采放頂后，采空區冒落后的矸石形成沿空留巷巷道的上幫。為加強留巷支護強度及阻擋采空區矸石竄入留巷段，用36U型鋼制作的柱腿栽到留巷段上幫，柱距0.6m。在工作面回采時，下端頭三架提前在架上鋪設菱形鐵絲網，鐵絲網與巷道頂部鋼筋網聯接，提高擋矸效果。

2.3 切頂鉆孔

為保證頂板按要求垮落，在Ⅲ1304下順槽上幫煤墻側正上方巷道頂板上施工切頂鉆孔。鉆孔與煤墻水平間距不得超過200mm，直線性誤差為±50mm，鉆孔直徑42mm，鉆孔間距400mm。另根據煤層柱狀圖以及地質說明書可知，該地區直接頂厚度最厚不到6m，所以要求鉆孔深度不小于6m。

2.4 留巷效果

（1）Ⅲ1304工作面下順槽已做為Ⅲ1302工作面的上順槽使用。根據實際情況看，由于采取了點柱、木垛加強支護，沿空留巷段頂板完整，頂板下沉量基本都在200mm以下，平均值92mm。

（2）沿空留巷技術的實施不僅提高了煤炭回采率，而且對于解決高突礦井巷道掘進速度慢、緩解采掘接替矛盾、治理上隅角瓦斯超限都是有效的途徑[5-6]。

3 厚煤層綜放回采率影響因素

（1）工作面間煤柱損失。減少工作面間的煤柱尺寸是提高采區回采率的關鍵。（2）初采損失。綜放開采通常從切眼至第一次放煤距離（一般為8.0～12.0m）不放煤，這樣會丟失一定的頂煤。但對于煤質較松軟的煤層，可以采用工作面開切眼沿底板布置、推出切眼5.0～6.0m不等直接頂初次來壓即強制放頂煤等措施，盡量減少丟煤量。

（3）兩端頭損失。巷道沿煤層頂板、底板和煤層中布置均會對回采率有一定的影響。綜放工作面在開采過程中工作面兩端頭各兩架支架上的頂煤不放而形成端頭損失。

（4）末采損失。綜放開采工作面回采到停采線前，提前10.0～20.0m左右鋪網停止放煤，這樣造成了大量的煤炭損失。

（5）采煤工藝損失。在回采過程中由于底板變化造成的采煤機飄刀或架間漏煤等原因造成部分煤炭資源損失，在頂煤冒放過程中頂煤難免有落在輸送機兩側，造成工作面煤炭損失，所以盡量完善放煤工藝，減少采煤工藝損失。

（6）技術管理損失。在放煤過程中，由于技術工人的操作不合規范也會造成一定的煤炭損失。因此，應加強放頂煤工人技術培訓，提高放煤技術，堅持正規操作，減少由于管理因素造成的煤炭損失。

（7）沿頂掘進底部三角煤損失。在沿頂掘進過程中，巷道掘進維護條件最好，并可以頂板導向，掘進中及時了解煤層變化情況，但造成了綜采工作面上下巷道均留有約1～2m底煤，造成大量煤炭浪費，降低了工作面回采率。

4 結論

燕子山3#煤綜采放頂煤開采，在工作面下順槽巷道采用切頂留巷、錨網與金屬支柱聯合支護技術，保證了沿空留巷的穩定，提高了回采率，有效解決了厚煤層綜放開采回采率問題以及回采巷道的支護之間的矛盾，為類似條件下的安全開采提供了借鑒。