东庞矿大采高沿空留巷开采试验

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【摘 要】根据东庞矿2#煤煤层的地质及开采技术条件，2#煤层开采后上方顶板岩层的应力、位移变化特点，确定沿空留巷开采技术方案，研究大采高沿空留巷开采技术方案的实施效果及改进方法。通过大采高沿空留巷开采试验，提高了煤炭资源回收率、生产的连续性和矿井的经济效益，此技术的成功将填补国内空白，为国内外同类型的煤层开采提供经验。

【关键词】大采高；沿空留巷；开采试验

大采高沿空留巷开采是当前采矿界的难题，据调查国内沿空留巷开展好的淮南、淮北均控制采高在3.0m以下。东庞矿二号煤采高为4.5～5.0m，技术难点多。东庞矿综合分析21107工作面的安装、掘进和回采的时间关系，准备在21107工作面轨道巷进行沿空留巷开采技术探索性试验。

1.工作面概况

1.1 21107综采工作面位于东庞矿三水平11采区，地理位置：西到-480北翼运输大巷，东到三水平辅助轨道巷，北到北f178（DF40）断层，南到北f82（SF4）、北f209（SF3）断层附近。地面位于前表山西南，寺上村以西。

1.2 21107工作面内2号煤层沉积较稳定，结构复杂，煤层厚度有一定变化，工作面内煤层大部分含有夹矸（细砂岩），厚度为0.3～1.5m，煤层总厚度为4.83m。工作面内发育一宽缓的褶曲构造（南程背斜），轴向北东东，轴长890m左右。煤层倾向为14～137°，煤层倾角有较大变化，为2～7°，平均为4°。煤层直接顶为厚度1.15m的粉砂岩，老顶为厚度12.81m的中砂岩。

1.3 21107工作面采用一次采全高走向长壁后退式采煤法、顶板管理方式为全部跨落法，工作面切眼安装107台支架，回采后退距离1454m，圈定可采储量187万吨。

2.工作面留巷开采技术方案

21107工作面轨道巷留巷开采试验采用预留综采支架、注浆锚索和单体铰接顶梁联合支护的方式进行。

2.1 留巷段巷道断面要求：21107工作面轨道巷设计规格为矩形断面，巷宽×巷中高=4.5×3.5m。为了满足21107工作面轨道巷留巷开采试验要求，自切眼向外100m范围内扩巷道下帮，扩帮宽度为1.5～1.8m，扩后巷道净宽为6m。

2.2 扩帮支护及预留支架安装技术要求（如图2所示）：

2.2.1 扩帮后，顶板采用锚杆（锚索）支护，为增加顶板完整性，隔排施工锚注锚索。

2.2.2 扩帮后下帮的槽钢锚索上铺双层经纬金属网，经纬金属网丝为10号铁丝，槽钢压入经纬网200mm，经纬网压茬铺设，要求自切眼向外顺序一排压一排，每排搭接500mm。扩帮后将经纬网卷好吊挂在巷道顶板上。

2.2.3 预留支架顺巷摆放在上巷扩帮后的区域，支架紧贴现有650皮带摆放，预计摆放25架。每台支架顶梁上顺巷摆放3根板梁，要求下帮的板梁将经纬网托住。工作面回采前在支架下方、皮带下方和皮带上方各打一道单体铰接顶梁支护，一梁一柱，单体穿铁鞋，支架下方的单体随工作面推进在工作面运输机电机后面支设，支设时将经纬网托至巷道顶板。切眼处的双层经纬金属网也要随支架安装铺好。

2.2.4 随工作面推进将双排经纬金属网下放联网并上至工作面机尾支架顶梁上，回采过后随矸石冒落将经纬网压至采空区，形成巷道下帮挡矸帘。

3.矿压监测

3.1 回采前，在留巷段每10m对巷道顶板测一个标高点，在回采期间每推进10m进行复测一次。

3.2 设置巷道围岩表面收敛观测站，每10m设点观测巷道围岩变化状况，每三天观测一次顶板、底板及两帮移近量和预留支架压力表读数。直接顶初次跨落至老顶初次来压之间，每天观测一次。

3.3 轨道巷预留支架每架安装两块压力表，观测压力变化情况，并将支架升紧，达到初撑力，立柱的压力表读数在25MPa以上。

3.4 对留巷段巷道支护情况进行检查，符合要求后方可进行其他工作，防止发生顶板事故。

4.留巷段回采期间安全技术措施

4.1 留巷段回采期间，工作面机尾采高初期控制在4.0m以内，推进一段后，根据矿压观测数据再进行采高调节。

4.2 工作面回采前先对上巷切眼口至-480集中皮带巷采用单体铰接梁加强支护，单体铰接顶梁上下帮各一道，一梁一柱，单体穿铁鞋，单体初撑力不小于90KN，铰接顶梁与上巷超前支护铰接。

4.3 随工作面推进，在上巷预留支架下方再增加一道单体铰接顶梁加强支护，单体铰接顶梁与上巷放顶线平齐。

4.4 加强安全监控系统的管理和维护，按要求进行各种传感器的标校，发现传感器故障及时更换、维修。

4.5 通风区制定专项通风瓦斯管理措施，施工单位严格按措施落实。

5.试验成果

根据现场支护试验和巷道顶底板移近量观测，巷道在不留巷时，工作面超前支护范围内顶底板移近量为100mm。采用沿空留巷技术后，工作面超前支护范围内顶底板移近量为30mm，巷道围岩表面变形趋于稳定。留巷后的巷道漏风率为1% ，空区内没有出现瓦斯涌出现象。

现场观测表明，采用预留综采支架、注浆锚索和单体铰接顶梁联合支护的方式，能有效控制顶板的脱落，顶板下沉量明显减小，确保了巷道的完整与顶板的稳定。实践证明沿空留巷技术在开采过程中的实用性和可行性，设计支护参数合理，能够较好地控制围岩活动，支护效果良好，为今后的开采护巷支护参数设计提供了依据，为我矿同等条件下的工作面设计及管理积累了丰富的宝贵经验，不仅解决了国内大采高沿空留巷开采技术的难题，还大大缓解了我矿目前采掘接替紧张的局面。

参考文献：

[1]陈炎光，钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，1994.

[2]王刚.煤矿地下开采[M].徐州： 中国矿业大学出版社，1990.

[3] 苏清政，郝海金.沿空留巷巷旁充填支护阻力计算模型[J].煤矿开采，2002（12）.

作者简介：

孟俊杰（1983- ），男，河北沙河人，助理工程师，大学本科，毕业于中国矿业大学安全工程专业，现任冀中能源股份有限公司东庞矿技术科主任工程师。