沿空留巷技術在牛兒莊礦的應用

文/郝永軍

（作者系河北省邯鄲市牛兒莊采礦有限公司礦長）

沿空留巷技術在牛兒莊礦得到廣泛應用，此技術開創了“無煤柱開采”的先例，對提高煤炭回收率具有較強的現實意義。 牛兒莊礦在八盤區山青56803 工作面回采期間沿空留巷的工業性實踐，對沿空留巷的巷道支護，尤其是留巷的巷旁支護提出了具體的技術方案；同時進行了礦壓觀測。 根據礦壓顯現和支護效果，分析了沿空留巷支護方式是科學、 合理的，同時提出了改進建議。

一、概況

1.工作面地質條件

56803 工 作 面 走 向 長764 ～806m， 平 均777m， 傾向長度134m， 煤厚1.4～1.7m， 平均1.5m。 傾角為8°，埋深429.7～475.5m，可采儲量20 萬t。

56803 工作面直接頂為厚度3.88m 的粉砂巖，節理發育。局部相變為石灰巖厚0.5m。老頂為厚度4.23m 細砂巖。 直接底為1.06m 粉砂巖，老底厚度為5.06m 石灰巖。

2.工作面生產技術條件

工作面采用走向長壁薄煤綜采支架采煤工藝，一次采全高。 工作面采用ZY3000/09/19型兩柱掩護式液壓支架支護， 使用MG200/456-WD 型電牽引采煤機落煤， 選用SGZ730/264 型可彎曲刮板輸送機運煤， 運輸巷選用SQZ-730/75 型轉載機和SDJ-1000/75 型膠帶輸送機連續運煤。 選用MRB-315/120 型乳化液泵向支架供液。

二、項目實施

1.沿空留巷及巷旁支護方式

56803 工作面沿空留巷， 留巷支護采取工字鋼+錨索+槽鋼帶聯合支護，巷旁支護采取料石墻+木點柱方式支護。

2.支護技術參數

工字鋼選用2.6×2.4m，下凈寬3.5m,凈高2.0m，棚距0.7m。 巷道內采用三排單體液壓支柱加強支護。

采用MH-100 型錨索，選用高強度低松弛鋼絞線，其直徑φ=15.24mm，長度7.0m。 配備OVM15-1 錨具，錨索孔徑φ=28mm。 錨固方式采用端部錨固， 錨固劑采用CK2330 兩卷、Z2360 一卷、Z2345 兩卷，共計五卷由里向外排列。 錨固長度2.1m。 錨索支護超前工作面10m支設。

沿巷道走向布置兩排錨索， 排距1.6m，每排錨索間距2.2m。

錨索鋼帶選用20# 槽鋼（2.0m 長），每排錨索臨近兩根錨索的外露鋼絞線之間使用槽鋼帶連接。 鋼帶外用300×300×20mm（長×寬×厚）的鋼板作為托板，最外端使用專用鎖具鎖緊鋼絞線（作為一組錨索）。

錨索支設角度：靠近采空區側錨索垂直頂板支設，允許向巷道中心斜5°～10°，不許向采空區側傾斜。 另一側錨索向下幫傾斜，與水平呈60°～75°夾角。 沿巷道走向方向上，垂直頂板支設。

巷旁支護的料石墻采用2# 粗料石配合砂漿砌筑， 墻體建在靠近工作面側的煤層頂底板之間的空間處，料石墻距留巷的下幫側3.8m。墻體橫斷面規格為：上寬1.0m，下寬1.2m，高度1.5～1.8m。

料石墻砌筑與工作面切頂線的滯后距離為0～1.0m。

在工字鋼棚梁與料石墻之間支設直徑不小于16cm 的優質圓木點柱，進行加強加固，柱距0.7m。

三、沿空留巷礦壓顯現

為檢驗沿空留巷效果， 在留設的巷道內每隔40m 設置一個觀測點，每個測點分別對巷道頂板離層量、兩幫及頂底板相對移近量進行觀測。

截止到工作面回采結束， 保留后的巷道凈規格： 工字鋼棚下凈寬3.1～3.3m， 凈高1.8～1.63m，平均1.7m。頂底板移近量為200～370mm。礦壓主要顯現為：底板鼓起，頂板基本完好，局部頂板破碎、掉渣，工字鋼棚梁個別出現彎曲，個別錨索鋼絞線斷裂，部分棚腿彎曲變形，料石墻體有四處地段出現開裂或破碎， 其中距切眼32m 處料石墻體出現嚴重破碎 （長度2.3m），靠近料石墻體的一排木點柱有1/4 出現折斷。兩幫相對移近量為400～190mm。 頂板離層量18～34mm。

四、經濟和社會效益分析

1.經濟效益

（1）回采經濟效益。 截止到回采結束，歷時共計11 個月，56803 工作面共生產原煤21.86萬t， 原煤產值10932.186 萬元， 實現經濟效益3827.7 萬元。

（2）沿空留巷增加煤炭收入經濟效益。 如果采取沿空送巷， 新掘巷道留設煤柱按5m 計算，沿空留巷可多回收煤炭16380 噸， 增加收入286.8 萬元。

（3）掘巷與留巷費用比較。 工作面正常掘進巷道綜合成本4000 元/m 左右，沿空留巷綜合成本2200 元/m， 下區段運料道工程量約1560m，因此可節約費用280.4 萬元。

（4）贏得時間增加產煤效益。 56803 工作面上下順槽留巷， 上下區段各少掘進一條巷道780m。 一條巷道掘進需要8 個月，按每月產煤4萬噸計，可多生產煤炭32 萬噸，則增加銷售煤炭利潤5603.2 萬元。

創造經濟總價值為9998.1 萬元。

2.社會效益

牛兒莊礦八盤區山青工作面沿空留巷技術獲得成功運用，不僅取得了良好的經濟效益，并且取得了較好的社會效益。

（1） 獲得了寶貴經驗。 該項目在牛兒莊礦56803 工作面成功試驗了沿空留巷技術，提出了分階段讓控耦合留巷設計理念， 設計了巷旁砌筑梯形料石墻，巷內工字鋼支護+頂板斜拉組合錨索+聯合支護，關鍵地段單體柱加強支護的主動與被動相耦合的支護設計方案， 較好地控制了留巷在回采期間的變形破壞。 當前峰峰集團沿空留巷技術應用較少， 巷道圍巖控制機理研究欠缺， 該研究成果為整個峰峰礦區類似條件下實施沿空留巷技術， 提供了理論依據和借鑒經驗。

（2） 緩解采掘接續矛盾， 延長礦井服務年限。 沿空留巷技術在牛兒莊礦的成功應用，解決了長期困擾牛兒莊礦的煤炭生產接續緊張的局面，保證了礦井正常生產，實現了礦井的穩產高效，同時最大限度回收了有限的煤炭資源，可以延長類似牛兒莊礦衰老礦井的服務年限。

（3）安全生產。 在56803 工作面及上下區段的回采期間， 由于安全技術措施到位， 管理嚴格，自始至終沒有發生一例重傷事故，實現了安全生產。