陶二煤矿简易沿空留巷支护技术研究

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【摘要】陶二煤矿四下煤柱工作面回采过程因生产需要，应用巷道加固及切顶爆破等技术进行简易沿空留巷，留巷期间巷道变形量及安全状况完全满足技术指标，其中采用木支柱与爆破配合，切顶效果良好，有效减少加固锚索悬吊载荷，留巷过程中工序简单，不影响工作面的正常推采，同时留巷成本为混凝土类留巷成本的1/6，技术经济效果显著。

【关键词】沿空留巷；切顶爆破；矿压监测

1.留巷原因

四下煤柱工作面为陶二煤矿四下采区下山保护煤柱回收工作面，工作面沿走向布置、倾向开采，采用一次采全高全部垮落法管理顶板，工作面煤层厚度为3.0-3.5m，平均煤厚为3.2m，工作面支架采用ZY6000/15/35型支架，工作面面长为145m，上面倾向推进长度为785 m，工作面俯采推进。

四下采区为陶二煤矿一水平下山采区，采区内原有下山3条，分别为四下小煤轨道下山（轨道下山）、四下皮带下山（运输下山）、四下回风下山，3条下山空间布置范围均在煤柱工作面所圈定的之中或其之上，3条下山布置层位分别为：四下小煤轨道下山布置在1#煤层中，四采皮带下山布置在2#煤层中，四采回风下山布置在1#与2#煤层之间，因四下煤柱工作面采用俯斜式开采，同时三条下山均在2#煤层中或其之上，工作面推采后均会其遭受破坏，所以四下煤柱回采过程中通风、排水、运输等系统均利用二水平系统，在利用二水平各系统过程中造成系统路径过长，其中主要矛盾体现如下：

1.物料提升系统共计3级提升，斜坡提升长度为2303m，提升环节过多，提升复杂；2.通风线路总长度合计为8360m，其中局部断面过小，通风阻力过大，通风困难；3.人员进入工作面行走时间过长，其中大巷行走1100m，无辅助运人斜坡段1000m，其中进入工作面需2h，收工后升井需1.5h，造成准备时间过长，同时耗用大量体力，严重影响正常工作效率。

2.留巷技术指标

基于上述原因，决定对其四下煤柱工作面轨道巷采用简易沿空留巷技术，应用一水平系统，对其留巷后效果提出以下技术指标：

1.能够满足安全行人要求，缩短工作准备时间、节约工人体力，提高劳动效率；2.满足工作面回风要求，缩短工作面通风距离，工作面实现Y形通风，减小通风阻力，提升通风系统可靠性；3.缩短物料运输距离与运输环节，提高物料运输效率，满足生产及时性需要；4.工作面推采开始后，留巷至少要满足1.5个月物料运输要求，3个月通风及行人要求；5.留巷成本低、占用人员少，不影响工作面正常推采要求。

3.留巷方案

根据上述留巷技术指标同时综合工作面埋深、矿压等因素综合考虑，提出如下简易沿空留巷技术方案。

3.1巷道加固

1.在原有的锚、网、梁、索联合支护的基础之上在靠近采空区边缘侧进行顶板锚索加固，加固锚索选用φ20mm*10m钢绞线，锚索排距为800mm，锚索间距为700mm，每架布置两根，具体布置位置如图1所示，要求锚索涨拉预紧力不小于90KN，锚固力不小于200KN，施工超前于工作面不小于30m[1]。2.根据先前陶二煤矿相近区域推采后两巷顶板破坏情况，增加锚索钢梁，保证锚索支护有效，锚索钢梁选用11#矿工钢，每根钢梁布置锚索孔3个。3.增加木点柱进行顶板加固、挡矸、切顶及安全预警作用，加固木点柱采用双排木点柱布置，每排布置两根，木点柱选用直径不小于180mm优质圆木，木点柱布置要滞后超前加固锚索，但超前于工作面不小于40m，如图1所示。

3.2采空区切顶、降低锚索悬吊载荷

为降低锚索悬吊载荷，巷道采用爆破切顶技术，切顶爆破炮眼眼深为5m，与水平角度为65°，具体布置如图3所示，每眼装药5卷，采用正向装药爆破，炮眼间距400mm，每次同时起爆炮眼数量不超过10个，爆破完成后及时架设木点柱进行加固，爆破工作超前于工作面40-60m范围内进行[2].

3.3各留巷工序施工顺序

切顶爆破、加固锚索、点柱支护工序先后顺序为：加固锚索、切顶爆破、点柱支护。工作面推过后要在相邻的木点柱之间捆绑杂木半圆、木板皮等，以阻挡矸石进入留巷区域，同时要在留巷区域挡挂报废风筒布，减少采空区漏风[3]。

4.留巷变形观测

根据沿空留巷实施方案，巷道设置位移观测站2组，两组观测站相距30m[4]，自工作面推采至观测站进行巷道留巷位移观测，留巷30日时巷道顶板下沉量平均为700mm，底臌量平均为537mm，两帮移近量平均为395.5mm，巷道自留巷18日时变形速度减小。巷道的整体变形量在预计合理变形范围，满足了留巷初提出的技术要求。

5.结论

四下煤柱轨道巷自2015年8月推采进行留巷，至2015年12月进行留巷封闭，共计留巷280m，留巷期间巷道变形量及安全状况完全满足所提技术指标，其中采用木支柱与爆破配合，切顶效果良好，有效减少锚索悬吊载荷，留巷过程中工序简单，不影响工作面的正常推采，同时留巷成本为混凝土类留巷成本的1/6，技术经济效果显著。

参考文献

[1]侯朝炯，马念杰.煤层巷道两帮煤体应力和极限平衡区的探讨[J].煤炭学报，1989（4）

[2]魏高峰.滑移线在塑性变形中的应用[J].山东轻工业学院学报，2000

[3]柏建彪，侯朝炯.深部巷道围岩控制原理与应用研究[J].中国矿业大学学报，2006，2（35）：145-148.