综采工作面沿空留巷技术研究

＊刘 涛

（山西汾西矿业集团高阳煤矿 山西 032300）

随着近年来我国经济的飞速发展，也在一定程度上带动了我国工程的发展，而且煤炭作为我国的主要消耗资源，近年来煤炭的开采工作也越来越受到相关部门的重视，而且随着社会的发展，煤炭的消耗量也越来越大，所以说在煤炭开采过程当中，企业一定要注意开采方法，在开采的过程当中，要尽量提高开采率，减少资源浪费，然后根据煤矿的地理位置确定开采方案，确定好合适的开采方案，以后也要尽量选择好开采面，尽量减少安全隐患，避免不必要的事故发生。

1.工程概况

图1 上组煤工作面示意图

(1)工作面情况

在开采工作动工之前，一定要先确定好煤矿的具体位置，并且选择好合适的工作面，如果没有事先确定地理位置，就贸然开展针对于爆破面的选择，也没有做好具体的准备工作，这样一来就很容易造成安全事故，而且一旦造成安全事故，就很有可能会产生人员伤亡，所以说在开采之前一定要先确定好具体地理位置，并且要了解工作面的情况，我们这次的开采地区位于南头村上组，所以说在工作面选取上，我们将工作面选择在南头村正下。南头村上组工作面位于南头村正下，北部为南头村煤矿，南部为小金山煤矿，东部为原上独具一格的组煤三采区，西部为高阳矿井田边界。南头村保安煤柱总计可采储量约为42.7万吨，共设计布置两个回采工作面，采用沿空留巷无煤柱开采技术进行开采。

(2)水文地质条件

工作面预计最大涌水量20m3/h，正常涌水量10m3/h。工作面施工时将揭露ZX1、ZX2陷落柱及H=5m下跳断层，对掘进、回采影响较大。

2.巷道支护设计

(1)巷道断面特征

工作面联络巷采用拱形断面锚喷支护，材料巷、运输巷、切眼均采用矩形断面，锚网索联合支护。30201回风巷掘进宽度4.2m，掘进高度2.5m，掘进断面积10.5m2；巷道净宽3.9m，净高2.35m，净断面积9.2m2。30201运输巷（预留巷道）掘进宽度4.5m，掘进高度2.5m，掘进断面积11.25m2；巷道净宽4.2m，净高2.35m，净断面积9.9m2。在充分了解好这些必要的参数和巷道断面的特征以后就可以进一步确定开采方案，无论是从港道的宽度高度还是面积上来看，30201设备都非常符合这次开采工作的要求，如果不出现意外情况，那么完全可以利用这个港口来进行运输等一系列工作，而且建立好合适的运输巷道就可以，很大程度上提高开采效率，针对刚到对面的特征，有了充分的了解后，那么，一旦在运输的过程中发生了什么意外情况，相关的管理部门可以第一时间过来支援。切眼采用锚网索支护，切眼正常段掘进宽度6.3m，掘进高度2.5m，掘进断面积15.75m2；净宽为6m，净高2.35m，净断面积14.1m2。

(2)巷道支护方案

在整个支护的过程中，针对于两边锚杆，最好选用φ22mm×2400mm的左旋螺纹钢锚杆，除此之外，其他地方的材料可以选择相同的高强度左旋螺纹钢锚杆，但是在尺寸上需要将原来的φ22mm×2400mm，改成φ22mm×2200mm。顶板的锚杆之间的距离也要设定在800mm左右，排具要设定为1000mm“六·六”矩形布置。巷道两帮采用φ22mm×2200mm的高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间距为800mm，排距为1000mm，“三·三”矩形布置。根据沿空留巷施工工艺，为加强运输巷顶板管理，锚索采用φ21.8mm×6300mm的高强度低松弛预应力钢绞线及φ21.8mm×8300mm的恒阻大变形锚索交替布置。锚索每排3根，排距1000mm，间距1700/1000mm。无论是在任何工程的施工进程当中，安全都是第一位的，所以说针对巷道的时候，方案必须要有非常明确的规划，只有确保了巷道支护方案的规划问题，才能够从根本上为施工的进程提供安全保障，就这次开采工作的参数来看，无论是从巷道两侧的矩形布置，还是留空巷的施工工艺来看，企业的相关部门都对这次开采工作非常重视，巷道支护方案上也做出了明确的规划，而且很多地方的安保措施也非常到位，在极大程度上避免了安全事故的发生。

3.沿空留巷巷道临时支护设计

在施工时，由于巷道的位置不同，所以受到的影响也就不一样，在整个工作的过程当中，超前段受到的影响是比较大的，因为他会接受到超前压力，在整个工作面开始进行开采以后，针对于顶板就会出现垮落现象，但是从垮落到整个顶板稳定是需要一段时间的，所以说在离工作面比较近的区域就需要进行顶板支护和挡矸支护。随着开采工作的进一步推进，如果巷道和工作面离得比较远，那么，顶板的运动状况基本就会稳定下来，这时就可以将这些设置的支护框架撤掉，只留下挡矸支护。而且根据工作面的位置，不同分区也不同，所以说就需要利用不同的支护方法来保证工作面的稳定。而且在不同的区域内，涉及到的开采工作是不同的，根据开采工作面的特性来划分不同区域的防护措施，这样的理念对于开采过程是非常有帮助的，而且在工作面开始开采工，在短时间内就一定会出现掉落的状况，所以说，如果工作地区离工作面比较近，那么这一地区有必要进行重点支护，随着工作面的进一步开采，当距离刚到工作比较远的时候，这是顶板上方的情况，将会基本稳定，就可以稍稍撤出一些防护设备，但是也不可以掉以轻心，一定要尽最大程度的努力做好安保工作，确保安全事故不会发生。

(1)超前支护区(煤壁前方0-30m)

这一位置的巷道通常会受到超前采动的影响，所以就有必要进行加强支护。在支护的过程当中，通常会利用单体的液压支配柱来做超前防护工作，然后再配合一梁三柱的垂直巷道布置，支护距离不少于30m。超前支护以外巷道的支护出现变形时应及时打点柱支护或加补挑棚处理。在煤矿进行开采的过程当中，前方的部分非常容易发生塌陷，所以说在开采的过程当中就一定要设置超前支护区，这样的支护区通常在煤壁前方大约30m左右，而且对超前支护区的建设一定要认真慎重，无论是从巷道的布置，还是超前支护区以外的巷道建设，一旦出现问题都要及时处理，如果说发现了支护区存在变形，或者是其他的状况没有及时处理，那么就很有可能会造成安全事故，这样一来不仅会对煤矿工人的生命安全造成威胁，也会对企业造成一定程度的经济损失，所以在开采的过程当中，对于安全工作一定要慎重，绝对不可以存在任何的侥幸心理。

(2)架后临时支护区(架后0-100m)

除了超前支护区外，架后临时支护区也是一个重点的影响区域，因为在开工的过程当中，这段巷道通常都是在工作面的后面，所以说整个采工区顶板在岩石塌落的过程当中就很有可能会产生摩擦，这样一来对整个巷道的影响就非常明显，而且顶板所承受的压力也很大。所以说在架子后面100m的范围内就需要做好支护工作，而在这段区域当中采用的支护方法都是利用单体支护再加上工字钢。而且在切缝处的单体和工字钢之间也需要利用挡矸支护来进行防护。

(3)成巷稳定区(架后100m之后)

在这一阶段的巷道相对来说比较稳定，所以说受到的影响也比较小，在整个检测的过程当中，如果顶板的移动距离以及承受力趋向于稳定，那么就可以说明这段区域属于一个稳定区域，这就可以把我们设置的支护撤掉，只留下挡矸工字钢和挡矸金属网就可以了。

4.沿空留巷施工设计

（1）超前开采工作面至少100m进行恒阻大变形锚索钻孔施工，安装恒阻大变形锚索，而且在整个切缝处最好填上w钢带，这样一来不仅能够提高整体的支护性能，还可以更好的确保工作人员的安全，提高开采效率，但是需要注意的是，钢带的走向一定要沿着巷道走向。（2）超前工作面至少50m进行预裂切缝爆破，从工作面留巷段切顶卸压施工起始位置，即切眼处开始施工爆破钻孔，爆破钻孔参数为：间距500mm，深度10000mm/11000mm，与垂直方向夹角为15°。（3）架后挡矸支护：在开采的过程当中，需要防护的地方主要可以分为三个地区，第一个就是超前支护区，通常位于工作面前方30m处，第二个就是架后支护区，通常位于工作架后方100m处，第三个就是成巷稳定区，在架子100m之后，根据不同的地区，我们要采用不同的支护方案。（4）喷浆，在整个顶板区域呈现稳定状态以后，对于一些没有完全垮落或者是垮落不够彻底的地方，就需要我们人为的进行填充，规整好巷道的整体形状，符合使用需求，并进行初次喷浆或矿用高分子材料。待进入稳定区（架后100m后）进行二次喷浆或矿用高分子材料。

5.结论

通过在南头村上组煤工作面采用切顶卸压自成巷无煤柱开采技术，在整个开采的过程当中，回采巷道有可能在采空区域出现预裂，这就需要及时阻止顶板上应力的传递，而且在一次开采工作面的过程中，顶板沿预裂位置滑落形成巷帮，该巷道作为下工作面的运输巷，且其受顶板作用力大大减少，能保证巷道使用期间的稳定性。通过试验研究，少开采一条巷道就可以在很大程度上减少巷道事故发生的概率，而且也可以很好的减少矿井采掘过程当中出现的问题，并且提高煤炭的开采效率，对于生产集中化会有很大的帮助，而且切顶的压力卸载了以后，就可以在很大程度上降低工作面周围的压力，以及巷道内部所承受的压力等等，这就可以更好地保障工作过程当中人员的安全。