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——井下3#煤3216综采工作面沿空留巷施工工艺应用探讨

王 鹏

(山西新景矿煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000)

1 工作面概况

3216工作面位于3#煤采区，地面标高范围875～990m，3216工作面标高460～500m，深度范围375～530m。位于簸箕掌村下部、太旧高速公路以北的山坡山梁沟谷地段。

3216工作面采长216米，可采长度1373米，进风巷断面为4.4m*2.6m。煤层倾角2°-10°，均值6°，煤层储存稳定。

2 沿空留巷支护情况

2.1 基本支护(原巷道支护)

3216工作面为矩形断面，净宽4000mm，净高2600mm，掘进方向沿煤层顶底板。辅助进风巷基本支护参数如下：

(1)顶板支护

金属网：采用8#铁丝编织的菱形金属网护顶。

钢筋梁：采用Φ16mm圆钢焊接而成的钢筋梁，宽度80mm，长度4000mm，与锚杆(索)组合支护，形成“二.四”，“三.五”支护形式。

锚索形式和规格：锚索材料为Φ17.8mm，17股高强度低松弛预应力钢绞线，锚索长度7200mm，间排距780850mm，沿巷道中心对称布置，全部垂直巷道顶板打设。

(2)帮部支护

金属网：菱形金属网护顶(8#铁丝)。

2.2 永久加强支护情况(补强支护)

(1)中间项顶采用“锚索+槽钢托梁”进行强化支护。两帮590mm处采用双排锚索进行支护。锚索选用型号：Φ21.6×7200mm，间距间距1800mm，托梁采用14#槽钢，L=2200mm。

(2)煤帮采用Φ17.8×5200mm的锚索+14#槽钢托梁(L=2200mm)进行补强支护，锚索间距为1800mm，共布置了2排补强锚索。

(3)施工区：混凝土墙体上方顶板进行锚索+槽钢托梁支护，锚索规格为：Φ21.6×7200mm，锚索的间排距为1800×850mm，8#金属网护顶。

2.3 沿空留巷特殊支架支挡情况

柔模巷旁支护施工前，进行支架支档，予以控制顶板区域。3216工作面墙体浇筑区域采用沈阳天安公司设计的采空区挡矸支架进行支挡，先期铺设1m*10m金属网(10#铁丝编织)，与巷内原金属网搭接长度不小于100mm，架后补打加强锚索。该支架的主要作用是：

(1)有效的把采空区和留巷分为两个区域，为浇筑墙体创造安全施工环境。

(2)回采后进行留巷顶板支护，避免顶板发生下沉或垮落现象，适时切顶，减少悬顶，缓解留巷压力。

(3)有助于为低龄期巷提供良好的支撑和掩护，避免因过早受力引发墙体损坏，造成强度降低。

(4)为挂设柔性模板提供一个边界。

2.4 巷旁支护作用及参数

(1)巷旁支护作用

巷道支护的根本在于切断巷道以外的采空区顶板，隔离采空区或减轻巷内支架受力等。巷旁支护的作用主要有以下几点：

①承载垮落带边沿的顶板负载，缓解支护压力；

②直接顶坚硬或顶板存有周期性压力时，巷旁支护能有效切断顶板，防止顶板发生断裂，并且能承受直接顶和老顶产生的动载荷。

③隔离或密闭采空区，防止漏风。

(2)巷旁支护参数

3216工作面沿空留巷设计参数如下：

①沿空留巷宽度为4500mm，巷旁支护宽度为1200mm；

②混凝土强度等级选择C30，墙体内预设锚栓，预防墙体横向变形。选择高强度螺纹钢锚栓：Φ20×1300mm，两头长度均为100mm，托板选型：150×150×16mm；锚栓的间排距为900×750mm。

2.5 临时支护情况

(1)临时支护作用

临时支护与沿空留巷支护效果成正比关系，临时支护效果欠佳可能会造成不良后果，主要有以下几点：

①留巷顶板过早下沉，导致巷旁支护效果较差；

②顶板离层早于巷旁支护，顶板承载力、完整度受损，降低了沿空留巷围岩稳定性；在工作面来压期间，锚网(索)支护或柔模混凝土墙体承担较大压力，超过了设计值，从而造成顶板锚索破断或柔模混凝土墙体破坏。因此，必须及时对沿空留巷进行可靠的临时加强支护。

(2)临时支护参数设计

依照工作面的地质构造及采掘情况，采用超前工作面20m予以临时支护，支护方式一梁五柱，柱距1000mm；滞后工作面200m区域采用临时支护，支护方式一梁三柱，棚距1000mm。单体支柱选型：DW28～DW35，π型钢梁的长度为4000mm。

3 沿空留巷施工情况

3.1 施工工艺

3216工作面柔模泵注混凝土沿空留巷施工主要包括地面干混料的制备与运输下井、待浇筑空间顶板补强与采空区挡矸、挂设柔性模板和浇筑混凝土等关键施工环节。

3.2 挂设柔模施工工序

平底、挂模、支单体柱、穿锚栓时间共计耗时40分钟左右。

(1)柔模挂设前，需要清理浮煤、浮矸，保障混凝土墙体坐落在实底上。

(2)把架立筋和锚栓依次穿入翼缘、预留孔。紧固托板、螺母，把架立筋和柔模翼缘捆绑结实(10#铁丝)，扣距控制在300mm。

(3)挂设柔模次序，首先，临近采空区区域；其次，巷内区域。架立筋固定在顶板锚杆上(8#铁丝)，连接相邻的柔模边缘(12#铁丝)。

(4)采空区侧柔模固定完成以后，采用单体支柱固定巷内侧柔模。

(5)上述工作完成以后，进行灌注口固定。灌注口由3层纤维布缝制而成，内层置于柔模内，达到自封闭作用，避免拔管时混凝土回流，外面两层与混凝土输送管连接，采用12#铁丝绑扎3道。

4 沿空留巷技术经济效果分析

(1)沿空留巷的技术效果

①沿空留巷施工工艺可使回采工作面少掘1条顺槽，回采巷道掘进率降低30%以上，有效缓解矿井采掘衔接矛盾。

②沿空留巷施工工艺可回收18m煤柱，提高采出率10%以上，延长了矿井服务年限。

③沿空留巷施工工艺可使回采工作面实现Y型通风，消除回风隅角瓦斯积聚，保证了矿井安全高效生产。

(2)沿空留巷的经济效益

以3216工作面沿空留巷1373m计算，煤层平均厚度2.7m，密度1.4t/m3，煤柱18m，可多回收煤炭资源9.5万吨，以200元/吨计算，可产生效益1900万元。

新景公司掘进顺槽的综合费用(包括掘进、支护、瓦斯治理等)为8000元/米，采用沿空留巷以后可以节省掘进费用1098.4万元。

小结，忽略回风隅角瓦斯积聚产生的效益，3216工作面沿空留巷回收煤柱和少掘巷可以创造利税2998.4万元，减去沿空留巷工程费用698.88万元(5090.16元/米×1373米=698.88万元)，最后可创造利税2299.52万元。