亓東波

摘 要：我國煤礦的開采深度以每年8-12m的速度增長，東部礦區(qū)較早地進入深部開采，隨著礦井的開采深度增加，地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，煤層傾角變大，水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力急劇升，而且水平應(yīng)力的影響明顯增強，個別區(qū)域甚至超過垂直應(yīng)力的影響，這就導(dǎo)致了相應(yīng)開采難度也越來越增大，呆滯煤量開采難度更大，深部礦井面臨找煤擴量，減少資源丟失問題，同時由于過多的區(qū)段煤柱留設(shè)，帶來應(yīng)力集中引起的頂板災(zāi)害。深礦井開采的無煤柱沿空留巷就是今后煤礦開采的新途徑。。孫村煤礦無煤柱沿空留巷施工工藝，提出了切實有效的應(yīng)用技術(shù)，通過實施斷頂、注漿錨索加固、巷旁擋矸、掛網(wǎng)噴漿等綜合手段，在2318等工作面，取消區(qū)段煤柱改善頂板應(yīng)力分布，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：鎖邊;加固;斷頂;擋矸;噴漿

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.086

0 前言

我國煤礦的開采深度以每年8-12m的速度增長，東部礦區(qū)較早地進入深部開采，目前在淺部的礦井最終也會進入深部開采。深部開采出現(xiàn)的主要問題是巷道礦壓顯現(xiàn)強烈，圍巖軟化，變形速度高，變形量大，維護困難?；夭晒ぷ髅鎯啥说膮^(qū)段巷道長期以來一直沿用留煤柱的方法進行維護。采用煤柱維護區(qū)段巷道，煤炭損失量很大，一般占全礦煤炭損失總量的40%左右。因此，研究區(qū)段間無煤柱護巷技術(shù)，對大多數(shù)煤礦企業(yè)無論是從提高煤炭資源回收率還是降低巷道掘進率上來講都是行之有效的良好手段。 受上部或相鄰回采工作面采空區(qū)影響，巷道圍巖條件極為復(fù)雜，過老巷、采空區(qū)、煤柱集中壓力區(qū)、復(fù)合頂板等特殊情況較多，巷道位于不穩(wěn)定巖體中，圍巖強度低、穩(wěn)定性差，普遍需要后期進行擴修和加固，特別是深部圍巖所處的“三高一擾動”復(fù)雜環(huán)境，給沿空留巷技術(shù)的應(yīng)用帶來一系列的新問題，巷道圍巖壓力增大，動載擾動增多，圍巖變形量顯著增大，使常規(guī)的錨桿（索）+充填體支護技術(shù)已不能滿足支護要求，巷道維護變得異常困難。深礦井開采的無煤柱沿空留巷新工藝的成功，是今后煤礦開采的新途徑。

1 留巷情況

孫村煤礦自2017年以來開始實施無煤柱沿空留巷，分別在2、3、4、11、13層煤等工作面進行了實施，無煤柱沿空留巷長度近2000米。下面以2318工作面為例說明：

2 2318工作面

工作面開采塊段走向長553.5～585.7m，平均走向長569.6m，傾斜長160.7～194.6m，平均傾斜長190.9m，下平巷埋深為-844.63～-859.7m，平均傾角16.3°。煤層厚度1.26m，基本頂為厚度2.0m的粉砂巖，灰色、易碎、不含水、無層理，抗壓強度19.0MPa。二層煤至三層煤層間距變化較大，工作面東部層間距3.5m左右，向西層間距逐漸增厚，厚度在8.0m左右。 2318下巷留巷為架棚式留巷，在巷道上幫超前打兩排注漿錨索加固，錨索間排距0.9m，一排鎖邊錨索，一排加固錨索，巷旁支護方式為“架棚棚腿+菱形網(wǎng)+噴漿+補噴”。

3 留巷工藝

（1）留巷位置：2318工作面下平巷自工作面切眼開始，西至切眼以西10m，東至停采線范圍。

（2）材料選型：Φ22×4100mm、Φ22×6000mm中空注漿錨索、鋼梁選用優(yōu)質(zhì)工字鋼（2.0～3.0m），菱形網(wǎng)（Φ10# 50×50 鍍鋅）。錨索盤：采用Q215鋼材制作蝶形托盤。

（3）鎖邊錨索：鎖邊錨索采用注漿錨索配合錨梁、錨帶加固頂板，錨索走向一條線，超前工作面30m進行支打。按0.5m間距打超前斷頂孔。

（4）加固錨索：1000mm，間距900mm（±100mm），與原巷道支護錨索呈“五花布置”加固頂板。

（5）斷頂眼：與鎖邊錨索走向一致，眼距0.3-0.5m，眼深6m，其數(shù)值大小根據(jù)直接頂變化情況調(diào)整;水平夾角75°，其數(shù)值大小根據(jù)煤層傾角調(diào)整;但必須以有效斷頂為目的。

（6）采用架設(shè)梯形棚方式對留巷進行二次加固支護，鋪網(wǎng)和腰幫進行采空區(qū)擋矸。在梯在梯形棚棚頭，一梁二柱加固支柱保持30m，作為周期來壓的穩(wěn)定支護。

（7）噴漿封堵采空區(qū)：按水泥：紅石粉=1：4的配比攪拌均勻，潮料噴漿，將巷旁側(cè)全部嚴(yán)密封堵。

（8）使用新型封堵材料進行采空側(cè)巷幫補噴封堵。受頂板動壓影響局部出現(xiàn)噴體裂隙時，使用煤礦專用高壓噴涂設(shè)備，按照A、B料進行1：1比例進料，通過靜態(tài)混合器自動混合，達到有效封堵。速密閉材料反應(yīng)時間短、速度快、膨脹系數(shù)高（10-30倍），反應(yīng)產(chǎn)物粘結(jié)性好，完全克服了傳統(tǒng)材料遇水剝落的缺點，固化后氣密性好、閉孔率高、不韌性、彈性、不開列、不脫落、高阻燃，因此可承受一定的地質(zhì)變化，能有效的起到防水防潮，防氣體泄露的作用，粘合力強。密閉性強，達到了有效封堵采空區(qū)的目的。

4 留巷觀測

留巷觀測方法：自切眼向外每隔10m設(shè)一組礦壓觀測點，采用“十”字觀測法觀測，進行頂?shù)装寮皟蓭鸵平康挠^測。 根據(jù)觀測日頂?shù)装遄畲笠平?0mm，平均移近量19mm，兩幫最大移近量35mm，平均移近量11mm，巷道變形以底臌為主，頂板完整無彎曲斷裂，留巷后期保持巷道斷面，以臥底為主進行整治。

5 取得效果及結(jié)論

（1）取得效果。通過采用錨注切頂技術(shù)“注漿錨索+架棚+菱形網(wǎng)+噴漿封堵+補噴”，達到了“留巷頂板拉的住，采空區(qū)頂板下的來，巷旁擋矸封堵嚴(yán)”， 實現(xiàn)成功留巷和采空區(qū)嚴(yán)密封堵;取消區(qū)段煤柱保證頂板應(yīng)力均勻分布，消除了開采過程中應(yīng)力集中的威脅，降低頂板災(zāi)害;通過對留巷頂板觀測，更直觀的了解采空區(qū)對巷道頂板變化的影響，深化了對頂板運動規(guī)律認(rèn)識水平;優(yōu)化采區(qū)工作面巷道布置，實現(xiàn)“110工法” ，減少煤柱損失，降低萬噸掘進率。

（2）結(jié)論。我國許多煤礦已經(jīng)進入了深部開采，結(jié)合深部礦井地壓增高、地溫增高、巖性變差的實際情況，對復(fù)雜條件綜采工作面安全開采技術(shù)進行研究，通過在國內(nèi)第一特深礦井研究實施復(fù)雜條件綜采工作面安全開采技術(shù)，有效解決了深部條件下的無煤柱沿空留巷難題，降低頂板災(zāi)害風(fēng)險，成功實現(xiàn)了安全高效開采，提高煤炭資源回收率和經(jīng)濟效益，實現(xiàn)老礦井可持續(xù)發(fā)展，同時為其他深部礦井提供可靠的技術(shù)支持和實踐經(jīng)驗。