沿空留巷技術在煤礦開采中的應用研究

余 鵬 王克雄 楊 洪

四川省宜賓市筠連縣新維煤礦 四川 宜賓 645250

1 引言

在目前我國經濟發展進步穩步發展新常態下,也使得我國社會對煤炭資源需求量的增速區域穩定,同樣進入了保持穩步發展的新態勢。同時,在我國各項科學技術在快速進步的同時,煤礦企業為了提升自己的生產效率以及經濟效益來提升自身的市場競爭力,也在不斷進行技術革新和改進,表現出在爆破、裝煤、運輸以及支護等多個環節中應用各種不同類型的采煤工藝技術,尤其是針對目前煤炭開采難度不斷增加的同時,也需要針對較為復雜其不夠穩定的礦井地質條件和惡劣的開采作業環境來對智慧方式和回采工藝進行綜合運營,也就是對先進的開采技術進行應用來實現人工作業強度的減少以及煤礦開采作業可靠性的提升。

2 概述沿空留巷技術

在目前的煤礦開采生產中進行巷道支護的環節中,沿空留巷技術屬于目前比較先進的采煤工藝技術,而且還屬于一種無煤柱的開采方式,比較常用的主要有沿空掘巷以及沿空留巷兩種方式。針對其中的后者也就是沿空留巷技術來說,在應用中就是將沿著采空區域邊緣位置的巷道進行保留,然后在采煤工作面中沿著上述采空區域的邊緣來維護原來的回采巷道的技術。此技術的特點就是可以對傳統采礦技術中的保安煤柱進行回收,然后對上個區段的巷道開展支護作業,保障下個區段施工的正常開展,通過此種方式可以實現資源回收利用率的提升以及煤體損耗率的減少。

3 沿空留巷技術在煤礦開采中的應用

3.1 工程概況 2108工作面即將回采,因2108回風順槽后期做為2110工作面的回風順槽,為確保該巷道的穩定性,現對新場井2108回風順槽做沿空切頂留巷,2108回風順槽總長1053 m,沿空留巷655m,從2108開切眼與2108回風順槽岔口施工至2108工作面采止線。施工順序：施工雙排錨索→施工切頂眼→放切頂眼→拉架→施工“一梁三柱”→打切頂U29型鋼→掛金屬網→掛風筒布→掛鉛絲網→清理留巷段文明。

3.2 切頂、支護技術要求 工作面煤壁前20 m 采用雙排單體液壓支柱作為超前支護,間距為1000 mm,排距為2000 mm;當支護完畢后,沿工作面側頂板施工切頂眼,切頂眼距工作面側頂板的距離為150 mm。

采用聚能管切頂,每次放炮不能超過10個。在放炮切頂后,切頂眼孔未被震絲眼孔,視為無效切頂眼孔,必須重新進行施工眼孔,進行第二次放炮切頂作業。

采用兩根U25/U29型鋼搭接的方式沿切頂線方向進行支護,長度分別為2400 mm、1640 mm,搭接長度1000 mm,搭接段兩端分別采用2付抱箍固定牢固;U29型鋼間距為700 mm;鋪設U25/U29型鋼時,必須“穿鞋帶帽”,且必須施工到底板的“硬底”上,同時采用單體液壓支柱將U25/U29型鋼撐緊,且U25/U29型鋼與頂板結合處必須施工木楔子。

在2108回風順槽切頂U25/U29型鋼的采空區側掛金屬網+風筒布背幫,并在U25/U29 型鋼外側掛鉛絲網,風筒布搭接、網與網搭接長度為100 mm,用鉛絲連接牢固,并保證風筒布、網的平整、緊實。搭接時應保證上接頂,下接底,金屬網要在U25/U29型鋼上搭頭,且保證風筒布、金屬網有100 mm 的外露長度,擋矸U25/U29型鋼等支護體必須保證距端頭支架微端距離不大于600 mm。

護巷段頂板采用“一梁三柱”加強支護,“一梁三柱”沿巷道中心線施工,梁子采用11＃工字鋼加工,長度3.5 m/根,間距為1000mm,沿巷道的走向方向布置;單體液壓支柱型號采用DWX-3.15型,第一排布置在2108回風順槽東幫距巷道中心線1450 mm、第二排布置在2108回風順槽東幫距巷道中心線850 mm、第三排布置在2108回風順槽西幫距巷道中心線1650 mm。

支護完畢后,沿空留巷的大塊煤矸石及浮煤清收干凈。

待切頂護巷頂板垮落充分且采空區壓力穩定、頂板完好,確認工字鋼支設牢固后方可撤回垮落穩定段(距工作面煤壁線不小于100 m)巷道內的單體液壓支柱,同時保證切頂護巷的巷道寬度。

巷道來壓過后,巷道支護成形,再次對巷道內的浮煤及大塊煤矸清收干凈,對失效的錨桿工字鋼、單體、錨索等支護重新補打和張緊,同時按原巷道的軌道設計要求進行恢復軌道,軌道采用22Kg鋼軌、軌道間距為598-605 mm,軌枕間距為≤800 mm,軌道鋪設期間嚴格按照質量標準化要求進行鋪設。

恒阻變形錨索采用恒阻值為35t的恒阻大變形錨索,索體直徑21.6 mm,長度7300 mm,恒阻體直徑65mm,恒阻體長度500 mm;間距為2000mm,安裝時外露長度300 mm。其托盤采用300 mm×300 mm×16 mm,孔徑為70 mm。

3.3 對安全事故預防策略進行不斷完善 在目前的煤礦開采中對煤層進行開采破壞時會導致其中的有害氣體被釋放出而威脅作業安全,其中危害最大的就是瓦斯爆炸的危害,嚴重威脅煤礦開采作業中的設備安全以及人員的生命安全。因此針對煤礦開采作業中的瓦斯爆炸危害,需要做好相應的預防管理方法來進行控制。首先就是要做好對瓦斯以及煤等相應參數的定期檢測工作,確保通風工作中通風量的合理性,也就是要保證通風系統的合理性,避免發生串聯通風的問題。此外還要做好科學的管理以及對煤層瓦斯地質條件的檢測工作,組號煤礦開采和瓦斯的分類管理工作。針對其中的通風系統來說,需要在礦井巷道澆筑的過程中進行通風系統的設立,保證抽放鋼管的設置保持9 m 的距離,通過對抽放瓦斯裝置的準確連接來確保氣體流通效果,及時對煤層開采中釋放的瓦斯進行及時的排出,將煤礦中的瓦斯濃度控制在安全的范圍之內。

4 結語

在目前的煤礦開采作業中沒通過沿空留巷技術的應用可以實現煤礦掘進速度以及質量的提升,同時還可以提高巷道支護水平。這主要是由于在此技術的應用中可以優化原工作面中的煤柱并提升煤炭的回收率,而且還可以降低巷道后期的維護力度和費用,表現出良好的經濟效益以及廣闊的應用與發展前景。