摘要：文章對(duì)傾斜厚煤層柔性護(hù)巷無人工充填無煤柱開采技術(shù)進(jìn)行了研究，根據(jù)鐵山南煤礦-4212（26）工作面不同傾角煤層設(shè)計(jì)出不同的支護(hù)方案，并融合了切頂卸載技術(shù)和采空區(qū)充填承載技術(shù)方法。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和礦壓觀測(cè)，沿空留巷整體效果較好，完全能夠滿足下區(qū)段風(fēng)巷使用。

關(guān)鍵詞：無人工巷旁充填；無煤柱開采；沿空護(hù)巷技術(shù)；傾斜煤層

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）29-0105-02

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者在傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)以及巷旁支護(hù)新材料和新方法等方面進(jìn)行了許多研究，但是尚沒有在傾斜煤層條件下不添加任何人工充填物作巷旁支護(hù)進(jìn)行沿空留巷的先例。本項(xiàng)目由鐵山南煤礦和重慶大學(xué)共同完成，以鐵山南煤礦-4212（26）工作面為工程背景，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。開展本項(xiàng)目的研究不僅可以直接解決鐵山南煤礦的生產(chǎn)技術(shù)難題，而且成果還可以在同類煤層中推廣應(yīng)用。

1 回采工作面概況

-4212（26）工作面位于西翼-200水平-321采區(qū)第一區(qū)段的南邊，為該采區(qū)第一個(gè)開采工作面，工作面風(fēng)巷標(biāo)高為-3.0m，機(jī)巷標(biāo)高為-69.9m。工作面走向長(zhǎng)度550m，傾斜長(zhǎng)度105m，煤層傾角為25°～35°，平均35°，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。工作面局部有裂隙瓦斯涌出；煤塵爆炸指數(shù)30.66%，煤塵有爆炸危險(xiǎn)；煤層為不易自燃發(fā)火。

煤層基本頂為灰色、灰白色細(xì)中粒砂巖，含石英，厚度為10.83m；直接頂為深灰色砂質(zhì)泥巖，呈波狀層理，厚度為8.02m；直接底為深灰色砂質(zhì)泥巖，夾煤屑和植物化石，厚度為1.27m；基本底為深灰色砂質(zhì)泥巖，呈波狀層理和水平節(jié)理，厚度為7.93m。

煤厚2.5～3.26m，平均煤厚2.87m，硬度f值為2左右，含有1～3層泥巖夾矸，厚0.2～0.6m，局部達(dá)0.6m以上。煤層傾角為35°～45°，平均35°。

2 沿空留巷支護(hù)方案選擇

針對(duì)鐵山南煤礦-4212（26）工作面的地質(zhì)特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用的傾斜厚煤層柔性護(hù)巷無人工巷旁充填無煤柱開采技術(shù)正是融合了切頂卸載技術(shù)和采空區(qū)充填承載技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)不同傾角煤層設(shè)計(jì)出不同的支護(hù)方案以適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)需要。

（1）對(duì)于傾角大于30°的情況，本項(xiàng)目采用采空區(qū)矸石自然下滑充填承載技術(shù)形成沿空巷道，即利用大傾角煤層頂板活動(dòng)規(guī)律，讓采空區(qū)傾斜上部直接頂先冒落的矸石自然下滑將采空區(qū)下部充填飽滿，利用矸石承受頂板壓力，從而減輕巷內(nèi)的礦壓顯現(xiàn)。

（2）對(duì)于傾角小于30°的煤層情況，采用預(yù)裂爆破切頂卸載技術(shù)，即在工作面前方機(jī)巷內(nèi)靠采空區(qū)一側(cè)的頂板通過預(yù)裂爆破形成預(yù)裂縫，在工作面后方的巷道頂板就會(huì)沿該裂縫切斷，從而減輕沿空留巷內(nèi)的頂板

壓力。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 -4212（26）工作面支護(hù)方案

3.1.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)基本情況。根據(jù)前面分析，結(jié)合-4212（26）工作面具體情況，對(duì)于煤層傾角大于30°段將利用空區(qū)矸石自然跨落充填進(jìn)行護(hù)巷，沿空留巷內(nèi)采用錨桿、錨網(wǎng)、錨索、W鋼帶加工字鋼進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，巷旁采用“L”型錨網(wǎng)進(jìn)行擋矸。對(duì)于傾角小于30°段預(yù)裂爆破切頂卸載進(jìn)行護(hù)巷，沿空留巷內(nèi)采用錨桿、錨網(wǎng)、錨索、W鋼帶加工字鋼進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，巷旁采用“L”型錨網(wǎng)進(jìn)行擋矸。

3.1.2 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)。巷道支護(hù)設(shè)計(jì)將工作面前后方的機(jī)巷和沿空留巷的支護(hù)情況分為4種，分別是工作面前方30m以外的普通支護(hù)區(qū)、前方30m以內(nèi)的超前支護(hù)加固區(qū)、工作面以后90m范圍內(nèi)的滯后支護(hù)加固區(qū)、90m以后的基本穩(wěn)定區(qū)。

3.1.3 普通支護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)。采用現(xiàn)有巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)，即錨、網(wǎng)、索、W鋼帶聯(lián)合支護(hù)方式，錨桿間排距0.8m×0.8m，長(zhǎng)度2.25m；靠近高幫錨索排距為1.6m，靠近矮幫錨索排距3.2m，長(zhǎng)度5.2m，金屬網(wǎng)網(wǎng)孔5cm×5cm。

3.1.4 超前支護(hù)加固區(qū)設(shè)計(jì)。在普通支護(hù)的基礎(chǔ)上，在巷道頂板中部沿巖層法向補(bǔ)打一排錨索，錨索間排距0.8m×1.6m，長(zhǎng)度5.2m。

3.1.5 滯后支護(hù)加固區(qū)設(shè)計(jì)。在工作面下出口距巷幫0.5處頂?shù)装逖a(bǔ)打一排錨桿，將“L”型錨網(wǎng)的兩端固定在頂?shù)装邋^桿的錨盤內(nèi)，形成巷旁柔性擋矸設(shè)施。滯后臨時(shí)加強(qiáng)支護(hù)措施：在工作面后方90m范圍內(nèi)，距錨網(wǎng)0.5m的位置處打一排單體液壓支柱，柱距為1m，排距1m，在沿空留巷90m后方穩(wěn)定區(qū)進(jìn)行回撤單體支柱。永久加強(qiáng)支護(hù)措施：滯后工作面后方20m的高幫側(cè)距L網(wǎng)0.5m打設(shè)一排11#工字鋼點(diǎn)柱，柱距為0.5m。

3.2 礦壓觀測(cè)方案

設(shè)一個(gè)礦壓觀測(cè)區(qū)，該區(qū)在工作面前方30m，距停采線100m，區(qū)內(nèi)共設(shè)3個(gè)觀測(cè)斷面，各觀測(cè)斷面相距50m。觀測(cè)斷面內(nèi)布置頂?shù)装寮皟蓭臀灰茰y(cè)點(diǎn)3個(gè)，錨桿測(cè)力計(jì)2個(gè)、錨索測(cè)力計(jì)1個(gè)、頂板離層位移基點(diǎn)5個(gè)。

3.3 礦壓觀測(cè)結(jié)果及分析

礦壓觀測(cè)區(qū)在工作面前方30m，距停采線100m，區(qū)內(nèi)共設(shè)3個(gè)觀測(cè)斷面，各觀測(cè)斷面相距50m，隨著工作面的推進(jìn)，各個(gè)觀測(cè)斷面受工作面的采動(dòng)影響，可得到工作面在前方推進(jìn)到后方的巷道斷面變形情況，各組測(cè)點(diǎn)的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。在此對(duì)測(cè)區(qū)里的每個(gè)觀測(cè)斷面的數(shù)據(jù)進(jìn)行礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析。

圖1 頂?shù)装逡平壳€圖

測(cè)區(qū)內(nèi)一、二和三號(hào)觀測(cè)斷面巷道表面位移觀測(cè)曲線以及頂板離層觀測(cè)如圖1所示。

由圖1可知，一號(hào)斷面在觀測(cè)中，此處范圍大致在工作面前方0～50m的范圍內(nèi)，頂?shù)装謇鄯e最大移近量為300mm。二號(hào)斷面在觀測(cè)中，此處范圍大致在工作面前方0～60m的范圍內(nèi)，頂?shù)装謇鄯e最大移近量為520mm。三號(hào)斷面在觀測(cè)中，此處范圍大致在工作面前方0～50m的范圍內(nèi)，頂?shù)装謇鄯e平均移近量為35mm。

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目針對(duì)鐵山南煤礦-4212（26）工作面的實(shí)際地質(zhì)條件，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，對(duì)傾斜厚煤層無巷旁充填無煤柱開采護(hù)巷技術(shù)中的巖層控制理論、圍巖穩(wěn)定性、頂板的變形破壞規(guī)律、巷道支護(hù)技術(shù)及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了分析研究，成功實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)厚煤層柔性護(hù)巷人工巷旁充填無煤柱開采技術(shù)工業(yè)性試驗(yàn)。并取得了較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，增加了回采率5%，緩解了生產(chǎn)接替緊張的矛盾，為同類型傾斜煤層柔性護(hù)巷無煤柱開采提供了

經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：李國(guó)義（1983-），四川達(dá)川人，四川達(dá)竹煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司鐵山南煤礦技術(shù)科長(zhǎng)，工程師。