1、砌筑矸石带沿空留巷技术在大采深回采巷道中的应用摘要: 为了克服大采深薄煤层万吨掘进率高、生产成本高和采掘接续紧张等问题，采用砌筑矸石带沿空留巷技术，可以减少区段煤柱损失，降低掘巷成本，节省运输费用，提高矿井经济效益。论文介绍了在 31304工作面运输巷进行的砌筑矸石带沿空留巷试验的技术方法、矸石带结构和试验效果。 关键词：砌矸石带法；回采巷道；沿空留巷；无煤柱开采 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 1 问题的提出 新泰市莲花山矿业有限公司井田范围内地面标高+180+202m，矿井保有储量主要分布于 6、11、13、15 煤层等薄及中厚煤层。矿井东北部边界为落差大于 2000m
2、的莲花山大断层，所以井田范围内构造复杂，断层多，回采巷道出矸量较高。 由于矿井采深大且构造复杂，巷道掘进工程量大，往往出现采掘失调，开采效益受到很大影响。为此，为减少巷道掘进工程量和矸石运输量，在理论分析的基础上，在 31304 工作面运输巷进行了大采深砌筑矸石带沿空留巷现场试验。 2 试验巷道的基本情况 31304 工作面位于-510m 水平，开采 13 煤层。该面西邻 31302 工作面采空区，南邻 F18-1 断层，东部为 31306 工作面（图 1） 。采煤工作面采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。 图 1 31304 工作面运输巷沿空留巷位置 区内 13 煤层赋存稳定，平均
3、煤厚 1.15m，倾角 10，煤层硬度较大且含有 250500mm 的炭质泥岩夹矸。13 煤层直接顶为 6m 厚的坚硬四灰，有少量的裂隙发育；该岩层层理发育，冒落矸石较规整。老顶为 5m 厚的灰黑色粉砂岩。直接底为 1.5m 厚的灰白色泥岩，遇水易膨胀；老底为较坚硬的粉砂岩。 31304 工作面开采过程中，在 31304 运输巷一侧砌筑矸石带沿空留巷作为 31306 工作面的进风巷。 3 砌筑矸石带沿空留巷方案 3.1 砌筑矸石带沿空留巷的主要技术要求 砌筑矸石墙沿空留巷的关键技术要求是：（1）提高矸石墙体强度，实现墙外切顶，在保证顶板完整的同时，使得支承压力向深部转移，以维护巷道的稳定；（2
4、）保持矸石墙密封性能好，减少漏风量，并应具有一定的让压性能；（3）施工工艺简单可靠。 采空区侧采用砌筑矸石带法沿空留巷方式，应能够基本形成一道隔离采空区的密闭墙体，并及时提供较高的支撑力，保证及时贴顶支护。 3.2 砌筑矸石带沿空留巷的支护方案及矸石带结构 沿空留巷巷旁与巷内支护的关键是考虑“支护围岩”相互作用关系1。随着工作面采深的加大，采用沿空留巷技术困难加大，再加上巷道要经受先期开采工作面的后支承压力、后开采工作面超前支承压力的两次采动影响，如果回采巷道支护方案不合理，易导致巷道围岩松软破碎，甚至墙体垮塌，整体变形量急剧增加。当巷内采用被动支护（如金属架棚支护） ，即使加大型钢型号、减小
5、棚距，仍难以维护回采巷道的稳定。所以拟留巷巷道应采用预应力锚杆支护，并要求支护系统的预应力要大2。 巷旁支护上方顶煤或顶板完整性的控制是实现沿空留巷成功的关键3。如果在巷旁支护前顶板或顶煤已严重塌漏，则支护系统不能将支护阻力传递给顶板岩层，导致老顶回转下沉量加大，因而造成巷道顶板和巷道煤帮严重破坏，则沿空留巷难以成功。 31304 工作面运输巷采用预应力锚杆支护，巷道断面（高宽）23002500mm，选择 Q335 201800mm 预应力锚杆，顶板布置 4 根，两帮各布置 3 根，排距 800mm。设计锚杆预应力不低于 3t。 留巷巷道断面与原掘进断面一致，矸石带净宽 1900mm。其矸石带
6、结构为：外侧采用工作面垮落的较规整矸石砌筑（宽度 400mm 左右） 、里侧采用塑料编织袋装不规整矸石垒砌（宽度 500mm 左右） ，中间（1000mm 左右）采用巷道起底碎矸石填充。由以往的实践经验知，沿空留巷的顶板下沉速度在工作面后方 1020m 处最为强烈，工作面后方 08m 为压力降低区，工作面后方 6070m 以后，顶板下沉趋向稳定。所以砌矸石带滞后工作面 5m，一次砌筑矸石带长度 1.0m。其矸石带结构如图 2。 图 231304 工作面运输巷沿空留巷矸石带结构断面图 4 砌筑矸石带的安全技术措施 （1）13 煤层为类自燃发火煤层，沿空留巷采空区侧不得留有遗煤，以防止遗煤在采空区
7、氧化，导致自燃；另外，辅以向采空区侧喷洒阻化剂溶液（水 80%、水玻璃 5%、阻化剂 15%） ，阻止遗煤自燃。 （2）由于 13 煤层的顶板较为坚硬，采煤工作面回采过程中若采空区出现悬顶，必须强制放顶，以减小应力集中。 （3）31304 工作面回采过程中，要增加留巷巷道超前支护强度。当出现巷道围岩破碎严重时，可采用架棚等方法处理。 5 砌筑矸石带沿空留巷的效果分析 经现场观测， 31304 工作面回风巷（留巷巷道）在 31304 工作面开采过程中，超前支护段顶板最大下沉量 48mm，两帮最大移近量 93mm，巷道断面收缩率小，满足巷道的行人、运输、通风等要求，这说明沿空留巷砌筑的矸石带具有良
8、好的力学性能，有效地维护了巷道的稳定。 另外，由于推广砌筑矸石带沿空留巷技术，减少了区段煤柱损失，降低了掘巷成本，缓解了采掘接续紧张的局面，大大减少了掘巷的矸石运输量，明显提高了煤炭开采的经济效益。 参考文献： 1 陈锋.沿空留巷锚杆支护及其工程实践D.淮南:安徽理工大学,2008. 2 张东升,茅献彪,马文顶.综放沿空留巷围岩变形特征的试验研究J.岩石力学与工程学报,2002,21(3):32-36. 3 张少华,赵英利.综放沿空留巷围岩活动规律模拟分析J.矿山压力与顶板管理,2001,(3):34-39. 作者简介：王善村（1972-） ，男，工程师，1994 年毕业于山东建筑工程学院，长期从事煤矿技术管理工作，现任新泰市莲花山矿业有限公司总工程师。
