1、 “三软”中厚煤层沿空留巷技术应用 安长青 同煤集团晋华宫矿 摘 要： 为解决 32101 工作面超前替棚作业带来了安全隐患, 采用每间隔 2 棚补打 1 根伸缩梁配合 2.4m 坑木进行加强支护的方式对 U 型钢棚基本支护的结构补偿, 并补打锚网索进行补强的联合支护方式进行沿空留巷, 经巷道变形量监测及防漏风效果进行分析表明:沿空留巷能够充分适应顶板的下沉运动, 保持巷道顶板稳定。关键词： 沿空留巷; U 型钢; 工作面; 伸缩梁; 锚网索; 作者简介：安长青 (1990-) , 男, 辽宁阜新市人, 助理工程师, 2013 年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业, 现在山西省大同市矿区同煤集
2、团晋华宫矿综采三队从事采煤技术工作。收稿日期：2017-9-5Application of the technology of “three soft” medium thick seam along goafAn Changqing with coal group Jinhuagong Palace Mine; Abstract： In order to solve the problem of 32101 working face in advance shed, the safety risks are the use of two sheds per interval to make
3、up a telescopic beam with 2.4m timber to strengthen the support of the structure of U-shaped steel shed basic support of the structural compensation, and the reinforcement of the anchor mesh cable to carry out a strong joint support method to carry along the empty lane, The analysis of the deformati
4、on of roadway and the effect of preventing air leakage shows that the GOB roadway can fully adapt to the roof sinking movement and keep the roof stability.Keyword： along the empty lane; U-shaped steel; working face; telescopic beam; anchor Mesh Cable; Received： 2017-9-51 工程地质条件及背景芦沟煤矿 32101 工作面开采水平为
5、-300 水平, 开采采区为 32 采区, 32101 工作面为 32 采区首采工作面, 设计走向长度 713.5m, 倾斜长度 103.5m, 开采煤层为二 1煤层, 煤层赋存不稳定, 煤层走向 214, 倾向 124, 倾角 1116, 平均倾角 14, 平均煤层厚度 6.4m, 结构简单, 无夹矸, 整体为向斜构造, 轴向 0, 工作面初次来压步距为 15m, 周期来压步距为 5m;工作面绝对涌出量1.53.5m/min, 相对涌出量 1.43.2m/t, 煤尘无爆炸性, 属于不易自燃煤层, 32101 下付巷采用 14.1mU 型钢支护, 掘进断面 16.1m, 净断面 14.1m,
6、支架棚距 0.5m。芦沟煤矿水文地质条件较为复杂, 32101 工作面作为 32 采区首采工作面, 受底板 L7-8及 L1-4灰岩水影响较大, 经预测, 工作面在回采期间涌水量会保持在6080m/h 左右, 且静水压力较高, 属于典型的带压开采工作面, 因此, 回采期间需对工作面底板水进行疏排。基于以上原因, 在进行工作面初步设计时, 充分利用向斜地质构造特点, 沿下副巷向斜轴向开掘流水巷, 将回采期间工作面底板涌水沿流水巷排出。当工作面推过流水巷近似呈仰斜开采时, 为保证工作面底板涌水顺利排入流水巷, 开始利用 3.5m 坑木梁配合 2.4m 坑木 1 梁 2 柱式进行沿空留巷, 为防止向
7、采空区漏风和减少巷道围岩变形, 在靠近采空区侧堆积 2m 宽煤袋进行堵漏风及巷道加固, 由于坑木支护强度较低, 受上覆岩层剧烈运动影响, 造成巷内坑木折断严重, 人员无法进入巷内清淤煤, 不能保证工作面底板涌水的顺利排出。而随着工作面不断推进及煤层厚度的增加, 为保证工作面回采率, 需对下副巷进行落底, 进而造成巷道高度较大, 给超前替棚作业带来了安全隐患。为此, 决定对 32101 工作面下副巷实施完全沿空留巷技术, 即不再对工作面下副巷进行超前替棚作业, 而采用摘上帮柱腿、站坑木、补站柱腿的方式保留原有巷道。2 沿空留巷支护形式确定考虑到 32101 下副巷现有的 U 型钢支护方式中 U
8、型钢良好的力学性能, 即较高的抗拉强度、抗压强度、初撑力, 且当作用于 U 型钢支架上的围岩压力值达到一定值时, 支架就会产生压缩, 使围岩作用于 U 型钢支架上的压力下降, 从而避免围岩压力大于 U 型钢支架的承载力而使支架破坏。因此, 确定下副巷仍采用原有支护方式并每间隔 2 棚补打 1 根伸缩梁配合 2.4m 坑木进行加强支护的方式进行沿空留巷。2.1 伸缩梁结构伸缩梁是利用废旧的 U 型钢支架经过加工处理后的直梁, 其长度 1.21.8m 不等, 在伸缩梁一端头焊接一个与伸缩梁呈 135夹角的 U 型钢段, 其长度约为 150左右。采取同样的方式在另一根伸缩梁的另一端头焊接长度和与伸缩
9、梁夹角一样的 U 型钢段。根据沿空留巷的宽度选取两根伸缩梁用 4 套普通卡缆进行固定顺直交错搭接对巷道进行加固, 结构示意图如图 1 所示。图 1 伸缩梁结构示意图 下载原图2.2 加固原理在采煤工作面两巷 U 型钢支架尚有一定承载能力, 巷道有效断面满足安全生产需要之前, 使用伸缩梁加固 U 型钢支架配合坑木对 U 型钢支架施加周边支撑力, 可有效地起到承载垂直及水平支撑压力作用, 从而控制巷道变形。3 沿空留巷工艺流程沿空留巷工艺流程:每回采一排巷超前煤壁 2 棚摘除上帮柱腿在梁头下方站坑木支撑临时加固工作面采通后, 推移刮板输送机机头将舍帮侧 2 棚支架重新站柱腿、上卡缆、拧紧螺丝挂网、
10、风布、竹笆、椽子闭帮挡门打上帮联锁杠上帮联锁杠下站坑木戗柱打伸缩梁加固巷道。为保证留巷段巷道稳定性, 减小巷道围岩变形量, 特保留原下副巷下帮及顶帮连锁杠进行连锁加固, 在补站支架腿后在上帮继续补打连锁杠进行加强支护, 以达到受压均匀的目的。同时为防止采空区老顶来压期间冲垮留巷段, 在原 U 型钢支护的基础上, 及时在上帮联锁杠下方打设高为 1.2m 坑木作为戗柱, 戗柱间距 0.81.2m, 并每间隔 2 棚补打 1 根伸缩梁配合 2.4m 坑木进行加强支护, 达到加强支护的效果, 32101 下副巷留巷段断面示意图如图 2 所示。32101 下副巷超前加固工艺流程:为提高沿空留巷段围岩自承
11、能力, 减小留巷段围岩变形量, 对 32101 下副巷扩修段采取了超前加固措施, 即沿实体煤帮顶部打设 2 根锚索, 帮部打设 3 根锚杆。其中锚杆索间距为:巷道中线500mm (第1 根锚索) 800mm (第 2 根锚索) 900mm (第 1 根锚杆) 750mm (第 2 根锚杆) 750mm (第 3 根锚杆) ;排距为 1200mm, 即每间隔 2 棚打设 1 组锚杆索进行超前加固。其中锚索采用 15.24mm8000mm、锚杆采用 20mm2000mm 等强锚杆, 要求锚杆索与巷道轮廓线垂直打设。32101 下副巷锚杆索超前加固示意图如图 2 所示。图 2 32101 下副巷留巷
12、段断面示意图 下载原图图 3 32101 下副巷锚杆索超前加固示意图 下载原图4 沿空留巷的实施效果分析4.1 留巷段围岩变形量分析采用“十”字布控法对其进行数据收集、分析, 即在靠近采空区侧顶底板各设一组基点, 用卷尺测量上帮顶底移近量;在靠近实体煤侧顶底板各设一基点, 用卷尺测量下帮顶底移近量;在两帮各设一基点, 用卷尺测量两帮移近量。自32101 下副巷完全沿空留巷开始至工作面回采结束, 已成功留巷 240m, 巷内支架完好, 巷道净高基本保持在 1.92.5m, 巷道净下宽保持在 3.84.0m, 基本达到预期效果。4.2 留巷段防漏风效果分析为对不同来压期间采空区瓦斯涌出量进行对比验
13、证, 分别对 32101 工作面 3 次周期来压期间上隅角瓦斯浓度进行测定, 进而确定采空区瓦斯涌出量及验证下副巷沿空留巷段是否漏风。32101 工作面周期来压步距为 5m, 自沿空留巷开始分别对距离工作面上隅角 10m 范围内的瓦斯浓度进行了测定, 没有发生周期来压时的瓦斯浓度分别为 0.18%、0.17%、0.2%, 3 次周期来压期间的瓦斯浓度分别为 0.29%、0.27%、0.31%, 实测上副巷风量为 960m/min, 因本工作面无底板瓦斯抽放巷、高位瓦斯抽放巷、高位瓦斯抽放孔等瓦斯治理措施, 工作面仅采取了上隅角瓦斯抽放措施, 而通过对上隅角瓦斯抽放孔浓度进行测定, 其平均瓦斯浓
14、度保持在 0.1m/min, 3 次周期来压期间工作面上隅角瓦斯浓度分别为0.39%、0.37%、0.4%。由以上数据计算分别得出 3 次周期来压期间采空区瓦斯涌出量分别为 1.2m/min、1.1m/min、1.2m/min。通过以上对工作面上隅角及采空区瓦斯涌出量进行对比分析, 工作面周期来压前后及无实施沿空留巷技术时回风流瓦斯浓度没有明显变化, 由此可以推断, 沿空留巷段漏风量较小, 下副巷采空区侧铺设旧风筒帆布、竹笆等并及每间隔5m 打设密闭有助于防止采空区的漏风, 进而减少了工作面上隅角瓦斯的涌出, 保证了工作面供风量, 防止了采空区氧化自燃带范围的扩大, 减小采空区发生自燃的危险性。5 结论(1) 根据巷道围岩的变形特点和对 U 型钢棚基本支护的结构稳定性进行分析, 采用每间隔 2 棚补打 1 根伸缩梁配合 2.4m 坑木进行加强支护的方式对 U 型钢棚基本支护的结构补偿。(2) 通过对巷道进行矿压观测及防漏风观测, 在沿空留巷中对 U 型钢进行结构补偿以加强支护, 并采用锚网索进行补强的联合支护方式, 能够充分适应顶板的下沉运动, 保持巷道顶板稳定。
