赵庄煤矿无煤柱开采沿空掘巷技术研究

为煤层 采 厚 ， ．４ ｍ； 为 侧 压 系 数 ， 松 比 ＝ ３ ９ Ａ 泊 ０ １ ， Ａ＝ｚ （ ）＝０ １ ； ．６ 则 Ｉ １一 ／ ． ９ 。为 煤 层 界 面 的 内
工作 面顶 板弯 曲下 沉 、 承 压 力 向煤 体 内部 转移 的 支 过程 中 ， 临近左边 工作 面边 缘处 的煤体 被破 坏 ， 致使
式 中 ， 工作 面开 采后采 空 侧煤 体 中产 生 的 塑性 ｚ为
区宽 度 ， 。＝ ｍ ｎ ＴＨ Ａ Ｋ
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］ 其 中， （ ｍ
煤体 上 的顶板 出现 弯 曲并 以一定 角 度 向采 空 区侧倾
斜 ， 向支承压 力 开始 向煤 体 内 部转 移 。在左 边 侧
煤体边 缘一 定范 围 内形 成 应 力 降低 区 ， 沿 空掘 巷 为 创 造 了有利 条件 。如 图 ２所示 ， 当巷 道掘 出后 ， 支
承压力 分 布发生 变 化 ， 掘进 前 与掘 进 后 两 曲线 之 间
护阻力 ， ３ １ 在 ８ ０工作 面 采 空侧 为 ０ 。将 数 据代 人计
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ： ｅ ｆａ ｉｉｉｙ ｏ ｏ — ｉｅ ｅ ｔｙ ｄ ｉ ｉｇ ｉ ８１ ｒ ｉ ａ ｅ ｏ ａ ｚ ｕａ ｇ Ｃｏ ｌＭ ｉ ｓ ａ ｌ ｚ ｄ． ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｃ ｌ ｓ ｒ ｃ Ｔｈ ｅ ｓｂ ｌｔ ｆｇ ｂ ｓｄ ｎ ｒ ｒｖｎ ｎ ３ ２ ｗｏ ｋｎｇｆ ｃ ｆＺｈ ｏ ｈ ｎ ａ ｎｅｗａ ｎａｙ ｅ Ｔｈ ｏ ｇ ｈ ｏ ｅｉａ ａ — ｃ ａｉ ｎ ａ ｄ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ ａ ｌ ｇ ３ ｍ ｓｄｅｅ ｍｉ ｄ ａ ｈ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅｗｉｔ ｆｅ ｒ ｒ ｔ ｃｉｎ ｃ ａ ｉ ａ ． ｃ ｒ ｉ ｏ ｃ ｎ ｔｏ ｓｏ ｕｌｔｏ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎａｏ ｙ， ｗａ ｔｒ ｎｅ ｓｔ ｅ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｄ ｈ ｏ ｎｔｙ ｐ ｏ ｅ ｔｏ ｏ ｌｐｌ ｒ Ａｃ ｏ ｄｎｇ ｔ ｏ ｄｉ ｎ ｆ ｌ ｉ
煤体在 一定 范 围内 出现破 碎 区 ； 同时 ， 在右边 工作 面
摩擦 角 ，５ ； 。为煤 层 界 面 的 黏 结 力 ，． ａ Ｋ ２。Ｃ ２ ４ ＭＰ ；
为应力 集 中系 数 ， ２ ｙ为 岩 层 平 均体 积 力 ， ２ 取 ； 取 ４ ｋ ／ Ｈ 为巷道 埋深 ，５ Ｐ Ｎｍ ； １ ８ｍ； 为支架 对煤 帮 的支
收 稿 日期 ： ０ ２— ２—１ ２１ ０ ３
作 者 简 介 ： 学 东 （９ ４ ） 男 ， 秦 １６ 一 ， 山西 高 平 人 ， 级工 程 师 ， 任 高 平 高 现
市赵庄煤矿矿长。
・
１ ・ ０
２１ ０ ２年 第 ７期
秦 学东 。 ： 庄煤 矿无煤 柱 开采 沿空掘 巷技术 研 究 等 赵
３ １ 用工 作 面 ， 面 为 ３ ０ ８ ２备 南 ８ ８已采工 作 面 ， 西面 为
３０ ８ ７已采 工 作 面 和 ３ ０ ８ ９回采 工 作 面 ， 面 与 黄 山 东 沟煤 矿交界 。根据 赵庄 煤矿 ３ １ 、８ ２工作 面 巷道 ８０３ １ 布置 ，８ ２工作 面切 眼位置 与 ３ １ ３ｌ ８ ０回采 面 相 隔 １０ ９ ｉ， ｎ 沿空掘 巷 从 ３ １ ８ ２工 作 面 切 眼处 从 东 向西 掘 进 ， 待第 １个联 络巷 形成 之 后 ， 通 风 机 位 置移 至 八 盘 将
Ｚ ＝Ｚ ＋Ｚ ＋Ｚ １ ２ ３ （） １
＋ Ｃ ｔ ｎ ￣ ｏ ｏ ａ ／
＿ ＿ ＿
２ 沿 空掘 巷 可 行 性 分 析
当左 边工 作面 采放后 ， 由于煤层 厚度 大 ， 回采 之 后 空间较 大 ， 冒落 的矸 石 和 剩 余 浮煤 难 以充 满 采 空 区 ， 使基 本顶 出现 下沉并 在采 空 区边缘 发生 断裂 ， 致
Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｏ ｏ ｓｄｅ Ｅｎ ｒ ｉ ｉ ｉｈ ｕｔＣｏ ｌＰｉ ａ ｓ ａ ｃ ｎ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｆＧ ｂ－ｉ ｔ ｙ Ｄｒｖ ｎｇ Ｗ ｔ ｏ ａ ｌ ｒ ｌ ｉ ｎ Ｚｈａ ｚ ｕａ ｇ Ｃ ｏ ｌＭ ｉ ｏ ｈ ｎ ａ ｎｅ
合 理 护 巷 窄 煤 柱 宽 度 为 ３ｍ； 合 沿 空巷 道 围岩 条 件 ， 计 了适 合 该 矿 沿 空 掘 巷 的 支 护 方 式 ， 进 行 了 无 煤 结 设 并
柱 开 采 沿 空掘 巷 的实 际应 用 。 结 果 表 明， 究确 定 的窄 煤 柱 宽 度 和 支 护 方 式合 理 ， 术 和 经 济 效 益 显 著 。 研 技 关键词 ： 空掘巷； 煤柱宽度 ； 沿 窄 支护 方 式 中图 分 类 号 ： Ｄ ２ ． ８ Ｔ ８３ ４ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ３— ５ ６ ２ １ ） ７— ０ ０— ３ １０ ０ ０ （０ ２ ０ ０ １ ０
窄煤柱 两侧 均存在 破碎 区 ， 承载能 力较 小 ， 空掘 巷 沿 之 后 ， 承压 力 的转 移 为窄 煤 柱 的 留设 提 供 了有 利 支 条 件 。 由理论 上分 析 可 知 ， 现 窄煤 柱 护 巷 是 可行 实
沿 空 掘 巷试 验 研究 始 于 ２ ０世 纪 ７ ０年代 初 ， 到 目前 为止 ， 已历 经 了 ４ ０多年 的 实 践 ， 沿空 掘 巷技 术 逐渐成 熟 ， 沿空 掘 巷 理论 基 本 完 备 。巷 道处 于 卸 压 区内， 支护 问题 得到 了有效 解决 ， 沿空 巷道 老空水 和 有害 气体 在不 同条 件 下 均 取得 了 良好 的治 理 效 果 。 但对 于厚 煤层 综放 工 作 面 ， 多矿 区仍 普 遍采 用 留 很 设 大煤 柱护巷 ， 不但 造成 资源 浪费 ， 而且 随着采 深 的 增加， 巷道维 护 变得 更 加 困难 。大量 的理 论研 究 与实践 表 明 ， 选择 合 理 的支 护 形 式 能改 变 巷 道 围岩 的力学 特性 ， 在综 放 工 作 面 实现 窄 煤柱 护巷 围岩稳 定性 优 于采 用 大 煤 柱 护 巷 传 统 支 护 的巷 道 。煤 柱宽 度 与 回采巷 道 支 护 成本 、 安全 生 产 状 况 以及 煤 炭 资源采 出率 紧密 相关 ， 因此 ， 窄煤 柱宽度 的确定 和 沿空 巷道 支护 形式 的选 择 ， 保证 巷 道 稳 定性 至 关 对
３Ｎ １ ＼ 柱 ＇ ￣ 窄 ｌ ８ １ 。 煤 ｏ
图 １ 沿 空掘 巷位 置 示 意
围岩 中 ， 锚 固 力 减 少 ， 杆 的支 护 作 用 降低 。 因 使 锚 此 ， 理 的煤柱 宽度 ｚ应 通 过科学 计算 ， 以确定 。 合 加 如 图 ３所示 ， 理 的煤柱 宽度 为 ： 合
ＱｎＸ ｅｏ ｇ Ｌｕ Ｑ ａ ｇｎ ｉ ｕｄ ｎ ， ｉ ｕ ｎ ｅ
（ ｈ ｏ ｕ ｎ ｏ ｌ ｎ ａｐｎ ｉ ｈ ｎ ｉ ｒ ｉｃ ， ａ ｐｎ ０ ８ ０ ， ｈｎ ） Ｚ ａ ｚ ａ ｇ Ｃ ａ ｅｉ Ｇ ｏ ｉ Ｃ ｔ ｏ Ｓ ａ ｘ Ｐ ｏ ｎｅ Ｇ ｏｉｇ ４ ４ ０ Ｃ ｉ ｈ Ｍｉ ｎ ｇ ｙｆ ｖ ａ
算得 Ｚ ＝０ ７ ６ ｍ） Ｚ ． ４ ； 为 考 虑 煤 层 较 大 而增 加 的 煤 柱稳 定 宽 度 （ 加 ２ ％ ～４ ％ ） Ｚ 增 ０ ０ ； 为 锚 杆有 效
长 度 ， １ ８ｍ。 取 ．
３ １采空区 ８０ 沿空掘巷 ３ １ ￣风巷 ８２
存 在一 定范 围 的破 碎 区 ， 在该 范 围内 留设 窄 煤柱 时 ，
总第 １ ９期 ９
胶带 巷 内 ， 后从 ３ １ 然 ８ ２回风巷 开 口斜 向上 ４ 。 ５ 掘进
（ １。 图 ）
２０ ０ ９年 ４月 开 始 回采 ， 当沿 空掘 巷 掘 进 到 ３ １ ８ ０切
眼处 时 ， ３ １ 距 ８ ０工 作面 开始 回采 的总 时间为 ５个 多 月 。根 据矿 山压 力 理论 可 知 ， 作 面 上方 顶板 稳 定 工 时间一 般在 ３个 月 左 右 ， 因此 ， ８ ０工 作 面 回采 后 ３１
大大 提高 了煤炭采 出率 ， 延长 了矿 井 的服务年 限 。
３ｌ ８ ２工作 面位 于八 盘 区 东 翼 ， 为 ３ １ 北 ８ ４工 作 面， 南有 ３ １ ８０工作 面 及 ２ 的 保 护 煤柱 ， ８ ２工 ６ｍ ３１ 作 面切 眼位置 在 ３ １ ８ ２南巷 ７ ０ ｍ处 ， 计 长 度 １ ０ ５ 设 ２ ｍ；８ ０综 放 面 位 于 八 盘 区 材 料 巷 东 侧 ， 面 为 ３１ 北
２ １ 年第 ７ ０２ 期
中 州煤 炭
总第 １９期 ９
赵 庄 煤 矿 无 煤 柱 开 采 沿 空 掘 巷 技 术 研 究
秦 学东 ， 刘全 根
（ 西 省 高平 市 赵 庄 煤矿 ， 山 山西 高 平 ０ ８０ ） ４ ４ ０
摘 要 ： 赵 庄 煤 矿 ３ １ 作 面 实 现 沿 空 掘 巷 的 可 行 性进 行 了分 析 ； 过理 论 计 算和 工程 类 比等 方 法 ， 定 了 对 ８ ２工 通 确
ｓ ｒｏ ｎｄ ｎ ｏ ｋ ｏ ｏ ｓｄ ｎ ｒ ｉｉ ｇ， ｕ ｐｏｔｎｇ ｍｅｈｏ ｉｈ ｓ ｉｓｔ ｕ ｒ ｕ ｄｉｇ ｒｃ ｆｇ ｂ—ｉ ｅ ｅ ｒ ｉｉ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｕ ｒ ｕ ｉ ｇ ｒ ｃ ｆｇ ｂ—ｉ ｅ ｅ ｔ ｄｒｖ ｎ ｓ ｐ ｒｉ ｔ ｄ ｗｈｃ ｕｔ ｏ ｓ ｒｏ ｎ ｎ ｏ ｋ ｏ ｏ ｓｄ ｎｔ ｄｒｖｎｇ ｗａ ｅ ｉｎ ｄ， ｙ ｙ
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重 要
１ 工 程 背 景
赵庄煤 矿 始 建 于 １５ ９ ８年 ， 计 年 生 产 能 力 ９ 设 ０ 万 ｔ 。近年来 ， 随着 矿 区生 产 规模 的扩 大 ， 炭 资 源 煤 采 掘接替 紧张 ， 留设 较 宽 的 区段 煤 柱 的 传统 方 法 浪 费 了大量 的煤 炭 资源 ， 降低 了煤 炭 采 出率 。为 实 现 高产 高效 ， 色开采 ， 不改变 原有 的生 产系统 条件 绿 在 下 ， 用 留小 煤柱 沿空 掘巷 回收大 部分 煤柱 的方法 ， 采
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上 覆岩 层 的移动 对沿 空掘巷 的巷 道维 护不会 造成 较
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３ 窄 煤 柱 宽 度 确 定
为 了减 少 围岩移 近 量 ， 证巷 道 稳定 并 减 少煤 保 炭 损失 ， 煤柱 宽度 应尽 可能小 一些 。但若 煤柱 过窄 ， 开 掘巷 后煤柱 易迅 速变 形破 裂而使 锚杆 安设 在破碎