柔模澆筑技術在綜放工作面沿空留巷中的應用

鄭帥亮

（山西高河能源有限公司，山西 長治 047100）

1 概 述

山西高河能源有限公司E1315工作面走向長度為610 m，傾向長度為320 m，工作面回采煤層為石炭系3#煤層，煤層平均厚度為6.7 m，采用綜合機械化放頂煤回采工藝。

為了提高工作面煤柱回采率，高河煤礦決定對E1315工作面及E1316工作面實行無煤柱回采，E1315工作面在回采期間進行沿空留巷，沿空留巷巷道斷面規格為寬×高=5.2×4.0 m，頂板預留頂煤厚度為2.7m。巷道頂板采用錨桿、錨索、W型鋼帶以及架設鋼棚等聯合支護，位于煤柱側巷幫采用錨桿、金屬網聯合支護，位于采空區側在切頂線附近架設一排走向單體支柱，并在單體柱與采空區之間依次鋪設雙層金屬網、風帶，進行擋矸及防止采空區瓦斯涌出。

E1315工作面在回采期間通過安裝在沿空留巷頂板的壓力監測系統數據顯示，在架后0～150 m范圍內E1315沿空留巷頂板受壓最大，在0～90 m范圍內壓力呈逐漸上升趨勢，90～150 m呈下降趨勢，在架后150 m外頂板壓力趨于穩定。工作面在前期回采階段，E1315沿空留巷在架后0～150 m范圍內頂板出現局部破碎、冒頂現象，由于巷道兩側支撐力不均衡，造成采空區側頂板壓力加大，頂板下沉嚴重，兩幫處頂板形成落差為0.4 m的跨距，在切頂線附近支設的走向單體柱無法滿足頂板支護作用，支柱出現泄壓現象，同時單體柱對采空區擋矸效果差，瓦斯涌出量大，在架后90～95 m處巷道內瓦斯含量達1.8%，而且切頂線上方三角煤柱出現局部垮落，嚴重威脅著工作面安全回采。

2 柔模澆筑技術在沿空留巷中應用

山西高河能源有限公司通過技術研究，決定在E1315沿空留巷采空區側采用柔模澆筑技術代替傳統的單體支護。

2.1 柔模澆筑技術原理

柔模技術就是工作面無煤柱回采后，在工作面端頭（尾）支護效應消失前，在支架或單體支柱掩護下，將可調凝調強自密實混凝土注入一次性柔性模板內，在采空區與沿空留巷之間砌筑一道密閉的柔模混凝土連續墻，人工構筑巷道缺失支護體，與原有巷道內的支護形成一個整體，共同承擔回采動壓及其他的巷道壓力，維護巷道穩定，并隔絕瓦斯等有害氣體，防止采空區自然發火，以便該巷用于相鄰工作面回采。

2.2 柔模澆筑技術在實際中應用

（1）為了保證E1315沿空留巷采空區側人工柔模墻體施工安全，首先在沿空留巷施工單體液壓支柱及架設門式鋼棚進行臨時支護，具體施工方案如下：① 單體支柱支設在距切頂線1.2 m處，單體柱沿巷道走向布置，共支設一排，柱間距為0.5 m。② 門式鋼棚主要由三根單體支柱和一根頂梁組成，門式鋼棚寬度為3.8 m，鋼棚垂直巷道布置，鋼棚間距為1.0 m，如圖1所示。

圖1 高河煤礦E1315沿空留巷柔模澆筑支護斷面示意圖

（2）E1315沿空留巷內臨時支護施工完后，工作面在回采過程中為了防止柔模澆筑時澆筑空間頂煤及采空區矸石進入沿空留巷內，需對靠近沿空留巷側2組液壓支架后方頂煤進行預留并控制維護，高河煤礦采用施工錨索及雙層金屬網等聯合方法進行架后頂板維護。

（3）工作面架后6.0 m范圍內頂煤控制維護后，沿留空巷采空區側支設兩排木柱，木柱支設間距為0.5 m，木柱長度為4.0 m，直徑為300 mm。第一排木柱支設在距切頂線0.2 m處，第二排支設在距切頂線1.4 m處，兩排支柱間距為1.2 m。

（4）兩排木柱支設長度達到6.0 m時，停止支設木柱并在木柱內安裝柔性模板，每節柔性模板長度為3.0 m，拉伸高度為1.5 m，模板主要由加筋繩、厚度控制拉筋、錨栓預留孔、灌注口和翼緣等部分組成。

（5）第一節柔性模板支設完成后，采用專用澆筑泵向模板內注射混凝土，混凝土主要由水泥、砂子、石子以及外加劑適合配比混合而成，混凝土強度為C30。

（6）當第一節柔性模板完全澆筑飽和后，在其上方安裝第二節模板并澆筑，依次類推直至與巷道頂板澆筑巖石。

（7）在澆筑期間為了防止柔模澆筑時發生橫向變形，以及提高澆筑墻體承受動載的能力，在每節柔性模板內安裝兩組錨桿，錨桿間距為1.5 m，錨桿長度為1.5 m，直徑為22 mm，錨桿橫穿模板并采用托板預緊，如圖2所示。

圖2 沿空留巷柔性模板支護三維結構混凝土示意圖

3 應用效果分析

（1）支護成本費用低。E1315工作面回采至170 m處沿空留巷開始采用柔模澆筑技術進行人工構筑墻體，E1315沿空留巷施工50 m人工墻體后通過成本費用計算發現，50 m人工墻體共需混凝土300 m3，支設木柱200根，柔性模板16節，補打錨桿32套，共計需成本費用4.5萬元，而采用傳統支護（如施工單體支柱、恒阻錨索、架設鋼棚、掛網等），需成本費用達37.2萬元，由此可見采用柔模澆筑技術進行巷道支護，可大大節約成本費用。

（2）支護效果好。E1315沿空留巷采用柔模澆筑技術施工人工墻體50 m后，對巷道圍巖變形情況及巷道內有害氣體檢測發現，人工構筑墻體保證了巷道兩幫支撐力均衡，避免了因巷道兩幫受力不均，造成巷道兩幫頂板出現落差較大的跨距現象，減少了切頂線上方三角煤柱垮落現象；同時施工人工構筑墻體后，巷道內瓦斯等有害氣體濃度控制在0.4%以下，有效阻止了采空區有害氣體向巷道內涌出，且擋矸效果好，提高了巷道成型率。

4 結語

山西高河能源有限公司通過技術研究，對E1315沿空留巷采空區側采取柔模澆筑技術進行擋矸及頂板控制，實踐證明，采取該技術后，提高了巷道切頂線處頂板穩定性，避免了因巷道兩幫支撐力不均衡造成巷道頂板出現跨距現象，有效阻止了采空區有害氣體向巷道內涌出，保證了工作面安全高效回采，取得了顯著的經濟、安全效益。