沿空留巷技术应用现状与存在的问题分析

沿空留巷技术应用现状与存在的问题分析

【摘要】沿空留巷技术可以减少巷道掘进量，减少护巷煤柱的留设，增加资源回收率。同时，还可以解决上隅角瓦斯积聚问题，避免采空区煤柱自燃发火的问题。文章首先对我国沿空留巷技术发展现状进行了归纳总结，然后分析了我国沿空留巷技术存在的问题，最后以一个工程实例说明了沿空留巷技术的应用。

【关键词】沿空留巷；现状；问题

前言

我国的煤矿开采绝大多数采用井工开采，为此需要掘进大量的巷道。据统计，我国每年为煤矿开采而新掘的巷道长达2.4万km。过去，采区平巷一直沿用留煤柱的方法进行护巷，即在工作面之间留设一定宽度的煤柱，用于防止工作面与相邻采空区通透漏风而引起采空区的自然发火，同时也兼顾了工作面矿山压力的影响。采用煤柱护巷，其主要缺点是会造成大量煤炭资源的损失，其损失的煤炭资源往往占到全矿煤炭损失的40%。另外，如果煤柱留设不合理，还会使覆岩应力在煤柱处形成集中，对其伏巷造成破坏。因此，研究区段无煤柱护巷，对安全生产、提高煤炭回采率和增加经济效益等都具有十分重要的意义。

1、我国沿空留巷技术发展现状

沿空留巷技术在我国的应用最早可以追溯到上世纪五十年代，之后一直是煤矿开采的重要研究方向。按照沿空留巷的支护方式，我国沿空留巷技术到目前为止大致经历了三个发展阶段，具体如下：

（1）从上世纪五十年代起，首先在薄煤层开采中探索巷道的二次使用问题。具体做法是用采出的矸石在巷道旁边砌筑墙体，用于维护工作面后方巷道。但是用矸石砌筑的墙体，在应力作用下下沉变形量很大。墙体下沉后，载荷转移到巷道内的支架上，很多支架因此而被压坏，工人的安全也受到一定的威胁。

（2）上世纪八九十年代以后，综合机械化采煤技术在我国广泛推广使用。使用该技术后，工作面推进速度大大加快，采高也可以根据需要增大很多。但这也带来了新的问题，即巷道变形速度和变形量增大，巷道维护工作面临着新的挑战。对此，我国煤矿工作者在借鉴国外沿空留巷技术的基础上，研发了巷旁充填护巷技术。这一阶段，沿空留巷技术从理论和技术上都有了较大的发展，但由于巷内支护大多为被动支护，支护效果不够理想，加之巷旁充填技术又不完善，结果巷道变形量较大，不能满足大断面沿空留巷的要求。因此，到90年代中后期，沿空留巷的应用范围不仅没有扩大，反而出现了减小趋势。

（3）进入本世纪以后，锚网索支护技术和巷旁充填技术的不断发展，我国将沿空留巷技术由薄煤层工作面推广到了厚煤层综放工作面。如大同煤矿集团雁崖煤业有限公司一综放工作面进行了综放大断面沿空留巷试验。所选巷道在支护

时，巷内采用锚杆+锚索+喷浆联合支护，巷旁支护运用高水材料充填加上空间锚栓加固网技术，成果地将上一阶段的运输巷道留作下一阶段的回风巷道使用。

2、我国沿空留巷技术存在的问题

2.1支护设计思路不尽合理

以往在运用沿空留巷的过程中，没有将回采前的巷道掘进与回采后的留巷结合起来考虑，做到统筹兼顾，而是将其视为两个彼此独立的过程。比如，对于那些准备回采后继续保留使用的巷道，在选择支护形式和设计支护参数时，没有预先考虑后期沿空留巷技术的有要求。结果巷道在第一次回采结束后就已经发生较为严重的破坏，要想留下继续使用，还得话费很多精力和费用进行维修。

2.2巷内支护问题

大量理论研究和生产实践表明，如何提高巷道围岩强度，并正确选择合适的巷内支护方式，是保证所留巷道在留巷后巷道稳定的关键。随着综采、综放采煤技术的发展，工作面采高逐渐加大，由于工作面一次采出的煤层厚度增大，上覆岩层活动程度及波及的范围相应增加，回采巷道压力随采高的增加而增加，以及已采区和工作面采动引起的支承压力的叠加作用，使巷道围岩应力增加，使得工作面超前支承压力影响距离加大，矿压显现剧烈，沿空留巷的顶板下沉量随开采厚度增加而增大，在工作面前方附近，巷道断面收缩率较大，若不采取合理的巷内支护方式将所留巷道的变形控制在一定的范围内，则很难保证所留巷道在下区段回采时能正常使用。

2.3理论研究问题

在二次回采时，沿空留下的巷道会表现出一些与一般巷道不同的特点。这是由于这种巷道一帮为实体煤壁，另一帮则是人造帮，人造帮属大变形围岩，容易变形。另外，沿空留巷中巷道的矿压显现比普通巷道要剧烈得多，这是因为它既要受到掘进时的采动影响，又要受到两次采动的影响，比普通巷道多受一次采动影响。到目前为止，对沿空留巷围岩控制机理研究不够深入，对沿空留巷所处的应力环境及其矿压显现规律掌握不够，构建的沿空留巷受力模型还不完善，还没有一套行之有效的沿空留巷支护参数设计方法，不能很好地指导沿空留巷工程实践。

3、工程实例

某煤矿3312综采工作面走向长1284m，倾向宽度在145～186m。该工作面为薄煤层综采面，煤层厚度在1.3～2.1m，平均煤厚1.6m，卧底采煤，采高≥1.8m。底板为砂岩，厚度4.3～7.9m，平均厚度5.8m。直接顶主要为泥岩，厚度在2.7～8.2m，平均厚4.9m，局部为粉砂岩。老顶为中砂岩，厚度7.6～21.4m，平均厚15.4m。回风巷采用沿空留巷技术，断面形状为斜梯形，留巷巷宽3.6m，中高2.2m。

3.1支护方案

巷道顶板支护方式为锚杆+锚索+槽钢+金属网联合支护。其中所用锚杆规格为Φ20mm×2500mm，锚索为Φ17.8mm×6500mm，锚杆间排距900mm×1200mm，锚索间排距为1500mm×800mm。巷帮支护方式为锚杆+钢带+钢筋网支护，锚杆规格与顶板支护中的锚杆相同，间排距为800mm×900mm，采用规格为2200mm×200mm×3mm的钢带。采空区侧建造宽2m的走向充填带，对巷旁进行充填与封闭，并利用充填墙对巷道顶板进行支护。为便于制作、输送，采用水泥、粉煤灰和水按照质量比4：6：3的比例混合均匀后作充填材料。试块试验表明，充填体充填后第3天强度为6.2MPa，第7天强度为6.7MPa，第14天强度为7.5 MPa，该强度可以满足切顶阻力要求。在回采过程中，用双排单体液压支柱超前工作面15m进行支护，待滞后到25～30m时回撤。

3.2支护效果

在回风尾巷内每隔8m布置一个观测面，连续布置50个观测断面，观测面内采用十字布点法布置测点。通过对测点的观测，发现巷道的顶底板最大移近量为490mm，两帮最大移近量为330mm，断面收缩率在25%以内，基本上可以满足使用要求，只在局部地段需要进行适当修复。

4、结束语

沿空留巷技术可以减少巷道掘进量，减少护巷煤柱的留设，增加资源回收率。同时，还可以解决上隅角瓦斯积聚问题，避免采空区煤柱自燃发火的问题。虽然目前该技术还有一些问题尚待解决，但他代表了绿色高效采矿技术未来的发展方向，值得广大煤矿工作者对其进行更多的探讨和研究。