沿空留巷技術(shù)研究與應(yīng)用

王博

摘 要：沿空留巷技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用最早可以追溯到20世紀(jì)50年代，之后一直是煤礦開(kāi)采的重要研究方向。按照沿空留巷的支護(hù)方式，我國(guó)沿空留巷技術(shù)到目前為止大致經(jīng)歷了各階段的發(fā)展。我國(guó)將沿空留巷技術(shù)由薄煤層工作面推廣到了厚煤層綜放工作面。如大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)有限公司一綜放工作面進(jìn)行了綜放大斷面沿空留巷試驗(yàn)。所選巷道在支護(hù)時(shí)，巷內(nèi)采用錨桿+錨索+噴漿聯(lián)合支護(hù)，巷旁支護(hù)運(yùn)用高水材料充填加上空間錨栓加固網(wǎng)技術(shù)，成果地將上一階段的運(yùn)輸巷道留作下一階段的回風(fēng)巷道使用。

關(guān)鍵詞：沿空留巷;支護(hù);技術(shù)研究

一、項(xiàng)目目前的狀況

近年來(lái)，采用切頂卸壓留巷技術(shù)已進(jìn)行了初步發(fā)展和研究，但根據(jù)礦井基本情況的不同，所選擇的具體切頂卸壓參數(shù)和支護(hù)參數(shù)等均不近相同，目前個(gè)別礦井已經(jīng)實(shí)施該工藝，前期效果不錯(cuò)，但會(huì)快速的造成巷道變形，造成巷道不能繼續(xù)使用，峰峰集團(tuán)作為在留巷方面也做了很多研究和實(shí)驗(yàn)，萬(wàn)年礦實(shí)施過(guò)該技術(shù)，但到巷道需要二次利用時(shí)，已不能滿(mǎn)足要求，需要進(jìn)行擴(kuò)整，我礦作為老礦井，資源面臨枯竭，服務(wù)年限急劇下降，銜接極度緊張，為解決上述問(wèn)題，無(wú)煤柱留巷技術(shù)是一項(xiàng)很好的解決對(duì)策，同時(shí)為進(jìn)一步研究切頂卸壓技術(shù)的可行性和適應(yīng)性，我們大膽采用了該留巷技術(shù)，該技術(shù)目前已成功留巷500m，留巷工程已經(jīng)結(jié)束，目前正在進(jìn)行進(jìn)一步的資料分析，找出優(yōu)點(diǎn)，分析不足，為下一步的留巷提供寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

二、試驗(yàn)的過(guò)程與結(jié)果

（一）頂板預(yù)裂炮眼施工和預(yù)裂切縫試驗(yàn)

為保證留巷效果，減弱工作面回采過(guò)程中動(dòng)壓對(duì)留巷的影響，須對(duì)運(yùn)煤巷留巷段進(jìn)行切頂卸壓處理，共計(jì)切頂500m。在運(yùn)輸巷中梯形斷面切縫孔在頂板中線偏上幫2000mm，與鉛垂線方向夾角為10°，向工作面方向傾斜，深度11000mm。爆破時(shí)，每個(gè)爆破鉆孔安設(shè)5根聚能管，聚能管長(zhǎng)度為1.5m，孔口聚能管長(zhǎng)度1.3m，孔口封泥長(zhǎng)度為3.7m，具體裝藥量及爆破方式根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果確定。

（二）雙向聚能管采用特制聚能管

特制聚能管外徑為42mm，內(nèi)徑為36.5mm，管長(zhǎng)1500mm。聚能爆破采用三級(jí)煤礦乳化炸藥，采用炸藥規(guī)格為直徑Φ32×200mm/卷，爆破孔口采用炮泥封孔。具體裝藥參數(shù)需通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

聚能管安裝于爆破孔內(nèi)，每孔5根，第五根聚能管靠近孔口方向截掉0.2m，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)得出結(jié)論，間隔裝藥優(yōu)于單孔裝藥，連孔裝藥優(yōu)于間隔裝藥，因此確定了采用連孔裝藥，孔內(nèi)采用以下五種裝藥結(jié)構(gòu)，經(jīng)試驗(yàn)比較，確定了采用3+2+2+2+1的裝藥方式，爆破孔施工采用專(zhuān)業(yè)設(shè)備，采用炮泥封孔，封孔長(zhǎng)度3.7m，采用遠(yuǎn)距離爆破方式起爆。

（三）切縫效果驗(yàn)證

切頂爆破后，對(duì)爆破區(qū)間內(nèi)每5米使用內(nèi)窺儀對(duì)爆破后爆破效果進(jìn)行檢驗(yàn)，并出具檢驗(yàn)報(bào)告，根據(jù)檢驗(yàn)報(bào)告得出，爆破效果良好。

采用3排32t恒阻大變形錨索，結(jié)合巷道原有支護(hù)形式和參數(shù)，恒阻大變形錨索垂直于頂板方向布置，共布設(shè)3列，第一列恒阻錨索在頂板巷道中線偏上幫1500mm，采用鋼帶兩兩聯(lián)鎖，間距800mm，錨索與巷道底板垂直;第二列位于巷道中線偏上幫0.3m位置打設(shè)，間距為1600mm，與巷道頂板垂直;第三列中線偏下幫1300mm位置布置，間距為1600mm，與巷道頂板垂直。

三、推廣應(yīng)用情況效益分析

目前在我礦已經(jīng)留巷500m，經(jīng)礦壓觀測(cè)和巷道收斂情況得知，該項(xiàng)目已達(dá)到預(yù)期效果，留巷成功，該項(xiàng)目得到峰峰集團(tuán)及冀中能源領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可，并在今年10月16日召開(kāi)了沿空留巷現(xiàn)場(chǎng)會(huì)，來(lái)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，交流心得，目的在于宣傳本項(xiàng)目的具體做法和成功經(jīng)驗(yàn)，為下一步其他礦井的沿空留巷開(kāi)辟了道路，提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。臨近礦山企業(yè)及山西等多家礦山企業(yè)來(lái)我礦參觀學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，計(jì)劃推廣該項(xiàng)目。

按照最初2165外塊工作面布置方法，與相鄰的2163采煤工作面之間至少留設(shè)5m保護(hù)煤柱。按留設(shè)5m保護(hù)煤柱，將浪費(fèi)煤炭資源15750噸，該項(xiàng)目的實(shí)施，可多回收原煤15750噸，增加產(chǎn)值可達(dá)1500多萬(wàn)，新增利稅1100多萬(wàn)，新增純效益值820多萬(wàn);避免掘進(jìn)一條550m的煤巷，掘進(jìn)工期為三個(gè)月，掘進(jìn)成本單價(jià)為6000元/m，該項(xiàng)目可節(jié)省掘進(jìn)費(fèi)用330萬(wàn)元，同時(shí)，保證了采煤工作面的正常銜接。總之，通過(guò)推廣使用“112163厚煤層綜放工作面運(yùn)煤巷切頂卸壓沿空留巷技術(shù)”，保證了礦井有序銜接，延長(zhǎng)了礦井壽命。社會(huì)效益上，提高了原煤回收率，實(shí)現(xiàn)了無(wú)煤柱開(kāi)采，延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限。

（一）經(jīng)濟(jì)效益分析報(bào)告

1.新技術(shù)、工藝的運(yùn)用

創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益=新增原煤產(chǎn)量×（噸煤售價(jià)-噸煤成本）×利潤(rùn)率-科研費(fèi)用-材料成本和該項(xiàng)目人工成本。

=500×5×4.2×1.5×（1000-300）×75%/10000-465-（118+75）

≈826-465-193

=168萬(wàn)元

從留巷本身考慮，創(chuàng)造純效益為168萬(wàn)元。

2.節(jié)約價(jià)值

沿空留巷項(xiàng)目的實(shí)施，可少掘進(jìn)一條長(zhǎng)度550m的煤巷，根據(jù)我礦目前煤巷掘進(jìn)成本，可減少掘進(jìn)支出550m×6000元/m=330萬(wàn)元。

3.綜合性經(jīng)濟(jì)效益

綜合考慮該項(xiàng)目從生產(chǎn)成本、創(chuàng)造產(chǎn)值、稅收、有效節(jié)約成本的條件下，該項(xiàng)目可創(chuàng)造純利潤(rùn)（168+330）萬(wàn)元=498萬(wàn)元。

可縮短巷道掘進(jìn)工期3個(gè)月。

（二）社會(huì)效益

（1）該項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱回采，提高原煤回收率，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限。

（2）可減少掘進(jìn)一條550m的煤巷，縮短工期3個(gè)月，解決了2165工作面銜接困難局面。

（3）減少掘進(jìn)一條550m的煤巷，間接的降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）該項(xiàng)目的實(shí)施，為我礦其它工作面的設(shè)計(jì)和布置提供了新的思路，同時(shí)又為臨近礦井在沿空留巷方面開(kāi)辟了先河，總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，為下一步的推廣使用做了巨大貢獻(xiàn)。