屯兰矿22301 工作面巷旁充填沿空留巷技术研究

刘 亚 军

（山西焦煤西山煤电集团有限责任公司屯兰矿，山西 古交 030206）

0 引 言

沿空留巷在开采工作中具有十分关键的作用。当吸附性以及瓦斯参数较大的时候，不但要应用先抽后采的方法来进行管理，并且由于回采期间现实的瓦斯所涉及的范围较大，借助U 型通风来予以处理，通常情况下能够知识瓦斯产生超标等情况，这会对在运行期间的安全系数带来较为严重的消极影响，同时还会大大降低稳定性。就目前的形式来讲，瓦斯方面的问题依然没有被彻底解决[1-4]。在最近几年中，现实开采尺寸以及频率持续上升，在此影响下，由于瓦斯而带来的危险也大幅度上升。

屯兰矿目前采用U 型通风+大直径钻孔抽采采空区瓦斯的治理模式，瓦斯抽采巷需要经历2 次采动影响，巷道变形量大，每个工作面需要损失20m 煤柱，煤炭资源损失大，2#煤层皮带巷回风，安全风险大。沿空留巷后可实现Y 型通风，两顺槽进风且完全无煤柱开采。

1 工作面生产地质条件

22301 工作面地表东边连接着联营矿，西边同风平岭之间的距离较近，北边可以归类为金之中矿，当中具有固定的横穿工作面，同时该地区表面能够归类为山地，现实的切割痕迹十分显著，其中沟谷始终维持着独特的纵横形式，地面主要通过长畛沟等组成。在对该地面开展一系列研究之后，我们能够了解到其可归类为由季节性引起的沟谷，表层具有气钻孔，深度在 之间。22301 工作面井下位于北三盘区右翼，西接北三回风巷，东至北一盘区边界煤柱，与22118 采空区最短间距36m，南邻22303 工作面，北边同 面距离较近（并未正式实施），具体情况可以参考图1。

图1 22301 工作面采掘工程平面图

22301 工作面平均长度2652m，工作面倾斜长度205m，工作面沿2#煤层回采，煤层厚度4.15～5.50m，平均4.75m 煤层最大倾角8°，最小倾角2°，平均约4°。22301 工作面原始瓦斯含量6.48m3/t，经预抽后残余5.4551m3/t。根据地测防治水科提供的22301 工作面顶底板地质情况，1#煤层的上邻近层为03#煤层，3#煤层的下邻近层为4#煤层，经过综合分析得出，工作面回采时瓦斯来源主要为本煤层瓦斯及上、下邻近层瓦斯。按照采掘期间瓦斯的实际情况，可以推测出22301 工作面瓦斯产量为37m3/min，对回采影响较小。

22301 工作面采用MG750/1780-GWD 型双滚筒采煤机双向割煤，进刀深度为0.86m；使用采煤装置螺旋滚筒结合输送装置来盛放煤；工作面主要使用输送装置、转载装置、破碎装置和来对煤进行运输。目前，22301 工作面正在回采，距22301 措施巷还有1 200m 左右，22301 措施巷与22301 皮带顺槽开处距离为1 600m 左右，在回采到22301 措施巷前开始留巷。

2 沿空留巷基本支护技术

沿空留巷在维护期间所耗费的时间较长，且属于破裂部分，其塑性区域偏大，围岩变化现象较为显著，且附近围岩遭到损害的现象较为严重。为了进一步提升对围岩的保护，需要提升沿空留巷重要方位的稳定性，其中支护结构需要发挥其真实作用，不但确保围岩能够在较大程度上保持原状，同时还可以适应其改变程度[5-7]。通过一系列探索我们能够了解到，支护具在工作期间的原理主要呈现为以下几方面：

1）支护具在强度方面具有较大优势，能够在短时间内适应变形。当本顶遭到破坏的时候，围岩的形状会显著改变。要想避免该现象的发生，不但需要提升支护体的承受力，同时还需要提升其强度，从而达到保护围岩的作用，较大程度上为围岩提供保障；其次，就算沿空留巷大的形状有所改变，在高阻环境中，围岩受到影响而产生变形，缓解支护体负重情况，防止其被破快，以此来改进维护措施。所以巷内大部分支护都具有较为理想的强度，并且在延伸方面具有较高优势，确保围岩形状能够保持原状，这能够在较大程度上呈现出支护的作用，为其他工作面奠定基础。

2）由于在技术以及费用方面具有一定的限制，因此在沿空留巷应力调整期间，应力表现较为显著，围岩形状大幅度改变，支护受到了限制，不能确保顶板稳定。在该种情况下，需要提升支护的性能，来起到支撑的作用，提升稳定性。同时还需要确保顶板不会受损，从而降低动载，这同样能够在一定程度上增强稳定性。等到上覆岩层不在动荡之后，可以参考当时实际情况考虑十分取消加强支护。

3）提升围岩的强度，确保其不受损。锚杆支护技术能够在较高程度上提升高锚固体的相关参数，改变目标的功能，增强其强度，尤其是残余强度大幅度提升，可以起到支撑围岩的作用，确保其形状不会受到较大影响，以此来实现防止变形的作用。如果围岩出现了破碎的痕迹，则会对其自身强度带来较大的消极影响，同时还会致使锚杆性能受损。该情况下可以选择注浆来实现加固，从而达到降低变形的目的。

3 工作面巷旁充填沿空留巷技术应用

3.1 巷旁充填体参数设计

根据22301 工作面地质条件，通过一系列计算，同时结合之前的经验以及未来的具体使用方向，设水灰比为1.5：1，充填体高3.5m，宽2.2m，且均处于采空部分中，巷道宽4.5m，充填体一次充填长度根据工作面推进速度设计为3.4m（4 刀），1 天充填1 次或2 次。为了减轻施工难度，端头前5 架支架割煤高度不得超过3.5m。割煤时高度沿顶控制在3.2m，移架后再平整底煤。

使用钢筋网等较为坚固的物质来对充填体提供保护，确保其具备较为理想的抗变形能力。在设计过程中，令排距为900mm×850mm，最低端同底板之间的距离为400mm，最上端同顶板之间的距离为400mm。在对拉锚杆进行处理的过程中，主要使用尺寸为φ22mm 的螺纹钢材质，其两边均使用滚丝工艺加工或经过热处理，避免强度损失。使用尺寸为φ16的钢筋梯子梁，托盘大小为：130mm×130mm×10mm。钢筋网主要使用尺寸为6.5mm 的钢筋制作而成，网格大尺寸为80mm×80mm，钢筋网搭接区域大于100mm，充填体加固图如图2 所示。

图2 充填体加强支护布置图

3.2 应用效果及社会经济效益分析

3.2.1 经济效益分析

屯兰矿22301 工作面沿空留巷使下一区段少掘约1 600m 巷道，巷道掘进期间所耗费的资金为500元/m 左右，巷道掘进过程中一共耗费了800 万元。留巷后，能够回收的尺寸为20m 的煤柱，煤层厚4.75m，留巷长1 600m，煤炭容重1.35t/m3，回采率根据96%来展开运算，此时通过回收所得到的原煤为194 940t，售价根据700 元进行运算，在此基础上所获得的收益为13 645.8 万元。22301 工作面沿空留巷为1 600m，平均每米所耗费的资金为1 4200 元，总成本是2 272 万元。

综上分析，该工作面通过沿空留巷可以形成800.0+13 645.8-2 272=12 173.8 万元的直接经济效益。

3.2.2 社会效益分析

1）提高了煤炭资源回收率，促进了采煤方法和巷道布置的改革。

2）和掘巷相比，同样准备一个工作面可少掘一条巷道，掘进率降低30%左右，可大大缓解回采工作面接替紧张的局面。

3）沿空留巷实现了工作面的Y 型通风，两顺槽都进新鲜风流，解决了隅角瓦斯积聚，优化通风系统，有利于安全生产。

4）由于沿空留下的巷道仍保持正常的通风、排水，可作为工作面的另一个安全出口，提高了工作面的抗灾变能力。

5）和混凝土沿空留巷相比，辅助运输量小，充填工艺简单，可直接接顶，操作方便。

4 结 语

巷旁充填沿空留巷技术在屯兰矿22301 工作面的应用取得了初步的效果，22301 工作面采用沿空留巷能够产生12 173.8 万元的直接经济效益，同时巷旁充填沿空留巷技术提高了煤炭资源回收率，促进了采煤方法和巷道布置的改革，同时实现了工作面的Y 型通风，两顺槽都进新鲜风流，解决了隅角瓦斯积聚，优化通风系统，有利于安全生产。