沿空留巷技術在工作面回采中的應用

任楠

摘要：煤礦開采中，隨著錨索支護技術的不斷發展與廣泛應用，對回采工作面中的沿空留巷頂板支護通過采煤來實現，不僅會造成材料浪費，而且會增加煤礦工作面開采的人工費用。對回采工作面留巷的巷道支護，掘進過程中直接采用錨索錨網聯合支護方式進行頂板支護，則具有較高的施工安全性，并且能夠有效節約煤礦開采的材料與人工費用。根據沿空留巷技術在煤礦開采中的應用和研究現狀，圍繞沿空留巷技術在煤礦工作面回采中的具體應用技術方案，結合實例進行研究和探析，以供參考。

關鍵詞：沿空留巷技術；工作面回采；煤礦開采

中圖分類號：TD353文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）35-0064-03

Application of Gob Side Entry Retaining Technology in Mining Face

REN Nan（Kuqa Kexing Coal Industry Co.， Ltd.， Kuqa Xinjiang 842000）

Abstract： In coal mining， with the continuous development and wide application of anchor cable support technology， the roof support of gob retaining roadway in mining face is realized by coal mining， which will not only cause material waste， but also increase the labor cost of coal mining face， In the process of excavation， the combined support of an？ chor cable and anchor mesh is directly used for roof support， which has higher construction safety， can effectively save the material and labor cost of coal mining， and has more prominent functions and advantages. According to the application and research status of gob retaining roadway technology in coal mining， to study and analyze the specific application technical scheme of gob retaining roadway technology in coal face mining， combined with examples for reference.

Keywords： gob side entry retaining technology；mining face；coal mining

煤礦生產中，合理的技術應用不僅能夠有效減少煤炭資源的損失，還能促進開采工作面的回采率顯著提升，其回采率的提升幅度最高可達到30%。尤其是在一些容易發生自燃的煤層開采中，采用沿空留巷技術進行煤礦工作面掘進，能夠促進煤礦企業煤炭資源采出率的提高，實現煤礦礦井生產條件的改善，為煤礦企業的安全生產和經濟效益提升提供良好支持。隨著社會經濟的不斷發展和煤礦開采技術的不斷完善，未來一段時間，我國各行業領域對能源的生產與消費仍然會保持以煤為主的格局。在這種背景下，加強煤炭資源開采技術研究，以促進煤炭資源的合理開采與有效利用，不斷提高煤炭資源的回采率，降低煤炭資源在開采過程中的損失量，有助于推動我國煤礦行業的持續發展。筆者對沿空留巷技術在煤礦開采中的應用進行研究，以供參考。

1沿空留巷技術及其應用現狀分析

煤礦工作面回采中，沿空留巷技術的研究和應用以110工法沿空留巷施工技術最具代表性。它在煤礦開采中通過將工作面頂板沿著采空區的邊緣進行切落，同時將冒落的矸石作為巷旁支護，從而有效解決煤礦采空區的頂板懸頂和巷旁支護問題，以減輕煤礦巷道的頂板壓力，確保煤礦巷道的安全掘進與開采生產。需要注意的是，沿空留巷技術在煤礦開采應用中仍存在一定的采空區竄風和巷旁支護能力不足等問題，在一些煤層厚度較大和煤礦礦井瓦斯含量較高的工況中適用性較低。

沿空留巷技術本身具有較為突出的系統性特征。煤礦開采中，其開采面的頂板上覆巖層厚度以及性質、頂板冒落高度、頂板懸頂長度、巷道支護強度、巷旁支護墻力學性能等因素，都會對煤礦的安全掘進產生影響，需要在具體實踐中進行全面考慮和分析。針對上述因素及其影響，煤礦開采的工作面掘進中，可通過巷道頂板切卸壓以及頂板加固、巷旁支護墻砌筑、煤壁加固等多種手段的綜合運用，來滿足沿空留巷技術的應用要求，從而確保煤礦開采的技術應用效果。

沿空留巷技術在煤礦工作面回采中應用，還需要結合煤礦開采工作面的實際情況，通過對上述技術的綜合分析，進行采空區使用U型鋼棚支護聯合采空區側頂板深孔預裂爆破輔助技術創新等，來滿足沿空留巷的技術需求。其中，U型鋼棚支護能夠對采空區側懸空頂板以及封閉采空區、切落頂板下部巖層等進行有效支撐；頂板深孔預裂爆破技術則能夠對采空區側上部頂板巖層形成切落，從而有效減少采空區的側頂板懸頂長度，實現采空區頂板冒落高度增加。兩種技術方式的結合應用，能夠保證實現沿空留巷技術的應用效果并節約成本。

2沿空留巷技術的具體方案與實施分析

2.1技術方案設計

式中：WLH為留巷寬度；WYH為原巷道的寬度；WQ為巷旁支護墻寬度。

此外，在進行沿空留巷的壓力與變形情況分析時，需要從煤礦巷道的頂板巖層性質和巷旁支護墻支護能力、頂板切頂范圍、切頂錨索支護能力等因素方面入手。其中，切頂范圍包含上下部邊界和切頂角度等，而切頂錨索支護能力則包含切頂錨索的長度和錨索間距，巷旁支護墻支護能力則包含巷旁支護墻的寬度與強度等。

在沿空留巷技術方案的設計中，根據相似地質的沿空留巷技術經驗，結合礦井生產地質條件，通過相應的數值模擬軟件按照煤層柱狀圖和頂板巖層力學性質建立相應的數值模型，以進行不同的切頂角度、切頂上下邊界、切頂錨索長度、切頂錨索間距、巷旁支護墻強度、巷旁支護墻寬度等要素分析，實現各種情況下的巷道受力與變形情況計算獲取，并從施工便利性與施工成本等層面，實現最為合理的沿空留巷技術方案優化和選擇應用。此外，沿空留巷技術方案的確定，還可以通過相應的數值模擬軟件進行數值計算和分析，建立相應的數學模型，對其具體實踐進行支持。完成數值模擬分析與數學模型建立后，需要進行應力平衡，并對巷道、切眼的掘進、支護和應力情況進行計算，再進行超前工作面切頂以及支設加強錨索、應力計算，最后進行工作面回采與巷旁支護墻支護分析。在對工作面回采與巷旁支護墻的支護分析中，第一次進行開挖施工的長度約為5 m，而巷旁支護墻的支設為4 m，完成支護后再進行開挖，長度為4 m，巷旁支護墻支設4 m。按照上述方法依次循環，至整個巷道掘進的工作面推進至120 m后停止。同時結合不同的技術方案對沿空留巷的壓力和巷道變形情況進行計算，然后根據巷道壓力和變形情況，進行合理的施工方案選擇和施工應用。圖1為一般煤礦工作面回采中沿空留巷施工的工序流程示意圖。

根據上述工藝流程，通過數值模擬計算與分析后，可采用超前工作面切頂卸壓以及支護巷旁加強錨索、工作面推過之后砌筑混凝土巷旁支護墻等施工方案開展施工。圖2為沿空留巷技術的施工工序示意圖。

2.2實施步驟

根據上述對沿空留巷技術方案及其具體設計的分析，具體施工開展中需要從頂板預裂爆破以及加強錨索、超前支護、巷旁支護墻砌筑、留設巷旁支護墻空間、滯后加強支護等方面，對其工藝技術與施工要點進行分析。

以頂板預裂爆破為例，沿空留巷技術應用中，頂板預裂爆破是為了減少煤礦巷道采空區的側頂板懸頂長度和增加采空區的頂板冒落高度。它需要在工作面的超前壓力前進行鉆孔作業，并對頂板深孔進行預裂爆破，從而實現采空區側頂板切斷，對沿空留巷的頂板進行卸壓保護。通常情況下，在煤礦巷道掘進與工作面開采中進行頂板深孔預裂爆破切頂，一方面是為了切斷采空區的側老頂懸臂梁，同時切斷采空區頂板巖梁和巷道頂板巖梁之間的力學聯系，以減輕巷旁支護墻的壓力；另一方面，則是為了促進采空區頂板冒落，并且利用冒落矸石對采空區進行有效填充，促進采空區上覆頂板壓力向采空區矸石上及時轉移，以有效減輕巷旁支護墻的壓力。此外，煤礦巷道的頂板深孔預裂爆破切頂，還能夠促使上覆巖層頂板的巖梁旋轉減少，從而對巷道給定變形和巷道變形進行控制，實現頂板斷裂位置控制。在加強錨索環節，為避免煤礦工作面推過后與巷旁支護墻砌筑前的巷道頂板下部巖層發生離層問題，需要在頂板深孔預裂爆破后進行巷旁支護墻切斷頂板巖層支護，以保障沿空留巷技術及其應用效果。

3工程實例分析

某煤礦1012回采工作面保護煤柱切眼為1014上順槽沿空留巷成巷后，與1012回采工作面對接的工作面，切眼斜長28 m（工作面對接后總長229 m）。煤層賦存穩定，呈條帶狀及均一狀構造，煤層傾角為10°～14°，平均為12°，平均煤層厚度為4.0 m，切眼附近埋深109 m。頂板以中砂巖、粗砂巖、砂礫巖為主，無偽頂和直接頂。巖石屬泥質鈣質膠結，在干燥及天然狀態下，巖石抗壓強度較大，不易變形。底板以粉砂巖為主，厚度一般在1.10～12.21 m。老底以細砂巖、中砂巖、含礫粗砂巖為主，局部地段存在炭質泥巖偽底。巖石屬泥質鈣質膠結，在干燥及天然狀態下，巖石抗壓強度較大，不易變形，在飽和狀態下強度大大降低。

1012回采工作面保護煤柱切眼為施工沿空留巷期間的保留切眼，沿空留巷施工期間在1012膠帶運輸順槽進行了切頂卸壓工作，即通過頂板預裂切縫爆破方法，在切縫鉆孔施工距1012膠帶運輸順槽采空區側煤壁100 mm，與鉛垂線夾角為15°（傾向采空區側），鉆孔間距為500 mm，按單孔藥量4.8 kg的爆破登記進行預裂爆破。此外，隨著原1014工作面回采，1014工作面采空區已全部垮落嚴實。但是，根據沿空留巷成巷后的現場頂板情況及成巷后期頂板監測數據分析，現1012回采工作面保護煤柱切眼下口的頂板向上8 m左右的位置已出現離層現象，且巷道內局部地段頂板破碎。因此，為保證初采初放期間的安全工作，對1012工作面保護煤柱切眼內不進行超前預裂工作。在保護煤柱切眼初采初放期間，加強工作面、超前支護形式及壓力觀測方案的執行，對整個煤礦工作面回采的安全實施進行保障，以期取得較好的技術應用效果。

4結語

沿空留巷技術在煤礦工作面回采中的應用具有較好的效果，能夠為煤礦的后續采掘工作提供重要的支持，還能夠有效提高煤礦巷道的掘進率，有利于提高煤礦企業的煤炭資源采出率，改善煤礦礦井生產條件，為煤礦企業的安全生產和經濟效益提升提供良好的支持。

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