沿空留巷技术在榆家梁煤矿43308 工作面的应用

文/高士岗

中国神华神东煤炭集团榆家梁煤矿共开采52#、42#、43#等3个煤层，每个煤层为独立生产系统。43煤层43308工作面推进长度为2147.4m，工作面宽度为 300.6m，煤层厚度 1.7～2.08m，平均厚度 1.87m，容重 1.3t/m3，倾角 1°～3°，变异系数 5.2%，可采性指数 1，结构简单，属于稳定煤层。为缓解采掘接替紧张局面，降低掘进成本，提高煤炭回采率，榆家梁煤矿2013年年初在43308工作面应用沿空留巷技术，从根本上促进了煤矿安全高效生产。

一、43308工作面概况

43308工作面位于榆家梁井田中南部范家沟和斗峁沟村。工作面井下北部为43煤辅运、胶运和回风大巷，西侧为43308回采工作面，东侧为43309准备工作面，南侧为井田边界，上部13～17m是42208工作面采空塌陷区。43308工作面对应地面标高为1217.2～1337.1m，煤层底板标高为1181.2～1194.5m。

二、巷道布置及支护设计

1.沿空留巷长度及留巷断面

从43308工作面切眼推采174.65m至41联巷开始留巷，截至43308回撤通道，留巷全长1980m。原巷道宽度5.5m，留巷宽度4.5m，高度2.1m。保留下来的巷道作为43309工作面的回风顺槽，回采43309工作面前增加43309工作面的液压支架，以回收43308运顺与43309回顺之间的煤柱。

2.顺槽超前工作面补强支护

因沿空留巷矿压显现较大，原有支护强度较低，因此，需要进行超前补强支护。

（1）43308运顺原巷支护。锚索：Φ15.24×5000mm，间距3.0m，排距3m，每排2根；巷道支护均采用Φ16×1800mm一次性紧固锚杆，托盘选用120×120×8mm的碟形钢板托盘，树脂锚固剂采用Φ23×400mm树脂药卷，钢筋网片：Φ6.5×1200×5200mm。43308运顺支护断面见图1。

（2）44308 运顺超前补强支护。锚索：Φ22×6500mm，间距2.1m，排距1.5m，每排 3根，托盘选用300×300×12mm钢板托盘，锚固长度取2m，采用两节Z2370，一节CK2650树脂锚固剂，锚固强度不小于520KN。43308运顺锚索补强支护断面见图2。

3.44308顺槽滞后补强支护

在沿空留巷过程中，受剧烈采动影响的仅是工作面前后方的某一地段，且随着工作面推采，采动影响逐渐减弱。因此，整条巷道无需全部按照对抗剧烈采动影响的支护要求进行支护，仅需要进行临时超前与滞后支护。

鉴于43308工作面运顺不受老顶初次来压影响，处于周期来压范围，根据矿井实际情况和工程经验，对43308工作面运顺滞后补强支护采用DW2.2外注式单体液压支柱配4mπ型钢梁“一梁四柱”支护方式，棚距1m，先期滞后工作面支护距离100m，并随着矿压的具体显现情况，选择合适的滞后支护长度，防止回采过程中矿压显现对预留巷道的破坏。（见图3、图4）

4.巷旁支护

在43308工作面运顺正帮侧浇筑一道密闭连续的柔模泵注混凝土墙体，混凝土墙宽1m，高2.1～2.4m。每一条柔模长度为3m（部分制作2m），厚度1m。

三、柔模泵注混凝土设计及与回采工艺之间的衔接

创新使用柔模泵注混凝土设计，需在保证流动性的同时加大水泥的用量。柔模泵注混凝土设计与普通混凝土设计相比，一是砂率要比普通混凝土大，通常情况下为45%～50%；二是石子的最大粒径要与输送管的直径和柔模厚度相适应，通常采用5～16mm的最大粒径；三是搅拌的混凝土水灰比适宜采取0.5～0.6的比例；四是坍落度宜为180～200mm。

1.柔性模板规格

柔性模板的尺寸必须结合巷道断面大小及施工条件综合考虑。混凝土支护体浇注与原煤层赋存位置，考虑到施工误差以及柔性模板的接顶富余量等因素，最终选择柔性模板高度为2.4m；考虑到施工进度和水平等相关条件，选择每一模长度为3m（部分制作2m），厚度为 1m。 柔模规格（长×厚×高）为 3m×1m×2.4m，在模板立面与侧翼持平位置缝制混凝土泵注口，泵注口直径为250mm，即泵注口上边缘距柔性模板顶部400mm，泵注口内外层长度不小于400mm。

2.泵注混凝土与回采工艺之间的衔接

（1）1#和2#端头支架顶部分别插入2根11号工字钢，长度6m，避免锚索被支架顶梁压坏，巷内端头支架尽量避免带压移架，尽量避免揉压破坏顶板原有锚网支护。

（2）严格控制1#端头支架所在位置,保证端头支架与副帮煤壁间距离不小于0.7m，以便施工人员通行。工作面每向前推进一刀时，机头端头支护工在4#支架尾部打设2颗木点柱，排距0.8m，并在两颗木点柱间打设一根单体液压支柱进行支护，在挂设柔性模板前将单体液压支柱回收。

（3）在确保顺槽滞后补强支护完好的情况下，人员方可支设浇筑空间临时支护及架棚滞后支护，支设时必须四人作业，一人观察顶板，另外三人配合上钢梁。

（4）在43308运顺端头支架后沿工作面推进方向挂设柔性模板，并靠采空区侧采用木点柱支护固定，木点柱直径200mm，中对中间距800mm，木点柱靠采空区侧挂网挡矸，外侧用单体支柱固定柔性模板。

四、经济与社会效益

榆家梁煤矿43308工作面通过应用沿空留巷技术，可回采两巷道之间的煤柱煤量77200吨，可增加经济收入952.47万元左右。该技术合理开发了煤炭资源，提高了煤炭回收率，改善了巷道维护，减少了巷道掘进量，对矿井可持续健康发展具有重要意义。