沿空留巷技术在煤矿综采中的应用研究.pdf

2020 年 5 月2020 年第 5 期 目前，综采已经成为煤炭开采的主要工艺，其具 有安全高效的优点。综采工艺的应用使得工作面的产 量得到了明显提升，但是也遇到了问题。由于综采工 作面的回采速度越来越快，对煤矿掘进工作面的作业 效率提出了较高的要求[1-3]。过去，工作面掘进时多采 用双巷掘进法，即同时掘进 2 条巷道，掘进的工作量 非常大，这极大地限制了工作面的准备速度。鉴于此， 特提出了沿空留巷技术，即将上个工作面的回风巷保 留下来作为下个工作面的运输巷，少掘进 1 条巷道， 减少了掘进的工作量。与此同时，应用沿空留巷技术 还减少了双巷掘进中煤柱的数量，提高了综采工作面 的资源回采率。这项技术有广阔的应用前景，但是还 存在许多问题亟待解决。本文围绕沿空留巷技术存在 的问题以及相应的解决方法进行阐述。 1沿空留巷技术的现状及存在的问题 沿空留巷技术是指，采用一定的方法保留上个工 作面的回风巷道作为下个工作面的运输巷道，即要保 留采空区边缘的上个工作面的回采巷道。这种技术的 最大优势是提高了煤炭资源的回采率，减少了煤炭资 源的损失，减轻了巷道掘进的工作量。下面将对沿空 留巷的现状进行分析，并对存在的问题进行探讨。 1.1沿空留巷技术现状分析 沿空留巷技术应用于中国煤炭井下综采工作的时 间并不长，但已经成为了一种不留煤柱的重要方法。这 项技术实施的关键在于，通过加强支护保留上个工作面 的回采巷道来为下个工作面的生产服务。在此过程中， 要求对回采过程中巷道的变形进行控制，并且要定期 检修和维修。采用这项技术可以有效减小煤柱的宽度， 提高工作面资源的回采率。中国对煤炭资源的需求量很 大，将沿空留巷技术应用于各种类型煤层的开采中，具 有十分重要的意义。 1.2沿空留巷技术中关键问题解析 应用沿空留巷技术，关键是要克服矿山压力显现问 题，需要根据矿山压力和沿空巷道的矿山压力特点选择 合适的支护方式。沿空留巷的矿山压力来源于上部顶 板，因此，重点是对巷道的顶板进行支护，并要保证支 护的形式和支护强度达到相关标准。为了对支护进行 合理的设计，需要分析留下来的巷道顶板上的矿山压力 以及显现规律[4]。对于巷道的顶板而言，需要承受较大 的矿山压力，一方面，要承受岩石自重引起的压力；另 一方面，要承受煤层开采过程中的超前支承压力。沿空 巷道的矿山压力具有不同于其他巷道的特点，巷道内的 矿山压力在某种程度上是时间和空间的函数。当工作面 靠近巷道时，巷道的压力会明显增加且处于一个动态变 化的过程中；当工作面远离巷道时，巷道的压力会急剧 降低并趋于稳定。因此，要想保留上个工作面的巷道， 必须采取有效的方法对巷道进行支护。 1.3沿空留巷技术存在的问题 通过分析可知，沿空留巷的关键在于采用合理的支 护技术。由于沿空留巷技术的应用时间并不长，很多都 收稿日期2020-03-13 作者简介陈云凡，1988年生，男，山西平陆人，2011年毕业于太 原理工大学采矿工程专业，工程师。 沿空留巷技术在煤矿综采中的应用研究 陈云凡 （ 阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司，山西 寿阳 045400 ） 摘要 为了减少煤柱的损失，缓解采掘接替紧张的问题，有必要在综采工作面应用沿空留巷技术。该技术有广阔的 应用前景，但在使用过程中也存在许多问题。简要分析了沿空留巷技术的优势及其中存在的问题，并提出了改进沿空留 巷技术的措施，以期为煤矿综采工作面的高效开采提供一定的参考。 关键词 煤矿开采；沿空留巷；综采技术 中图分类号 TD353文献标识码 A文章编号 2095-0802-202005-0171-02 Research on the Application of Gob-side Entry Retaining Technology in Fully Mechanized Mining of Coal Mine CHEN Yunfan Shouyang Kaiyuan Mining Co., Ltd., Yangquan Coal Industry Group, Shouyang 045400, Shanxi, China Abstract In order to reduce the loss of coal pillar and relieve the tension of mining replacement, it is necessary to apply the gob-side entry retaining technology in the fully mechanized mining face. The technology has a broad application prospect, but there are many problems in the use process. This paper briefly analyzed the advantages and existing problems of gob-side entry retaining technology, and put forward the measures to improve the gob-side entry retaining technology, in order to provide some reference for the high-efficiency mining of the fully mechanized mining face. Key words coal mining; gob-side entry retaining; fully mechanized mining technology （总第 176 期） 实践运用 171 2020 年第 5 期2020 年 5 月 （上接 170 页） ［2］ 孙勇平.煤矿开采中充填采矿技术 ［J］ .中国石油和化工标准 与质量， 2019， 395 239-240. ［3］ 郑登栋.浅析充填采矿技术在煤矿开采中的应用 ［J］ .江西建 材， 201618 218. ［4］ 李哲豪.煤矿采矿技术应用现状及改进技术探讨 ［J］ .科技展 望， 201411 120. ［5］ 常庆粮.膏体充填控制覆岩变形与地表沉陷的理论研究与实 践 ［D］ .徐州 中国矿业大学， 2009. （ 责任编辑白洁 ） 处于完善和摸索过程中，它还存在很多问题。早期， 沿空留巷时多采用密集支架、矸石堆垛和砌体墙的方 法进行支护，支护效率并不高，而且有时还不能满足 支护的强度。这些支护方式不仅支护材料消耗得多， 而且存在支护效果较差的问题，目前已经处于淘汰的 过程中。矸石垛充填支护方式是一种有效的方法，所 用的材料价格低，且施工比较简单，但是隔离效果很 差。这种支护方式在很多矿井都已经被淘汰了。砌体 墙支护的方法能有效保证支护强度，是一种简单易行 的支护方法。这种方法现在依然广泛使用，但是整体 效率很低，不能满足中国煤炭高产高效的要求。 为了更好地应用沿空留巷技术，发展了很多巷道 支护技术，例如混凝土隔墙法支护技术 （ 如图 1 所示 ） 、 桶柱式支护技术和膏体充填支护技术。这些技术施工时 非常便捷，效率非常高而且能保证支护强度，但还是存 在支护成本较高的问题，这是急需解决的。此外，有效 的支护技术能在短时间支护，但是长时间支护效果非常 差。在中国未来的煤炭综采中，预估将要应用很长一段 时间沿空留巷技术，因此，该项技术的发展前景相当可 观，需要进一步加强其在煤炭综采中的应用[5]。 图 1混凝土隔离墙沿空留巷支护技术 2加强沿空留巷技术应用的措施 随着综采技术的大规模应用，在煤矿开采中应用 沿空留巷技术具有很大的优势。因此，为了更好地在 煤矿综采中应用，应该提高沿空留巷技术的安全性和 经济性。下面将就这两个方面进行具体探讨。 2.1加强沿空留巷的安全管理 在煤矿开采过程中，任何时刻都需要关注安全问 题。分析大量统计数据可以发现，造成沿空巷道不安 全的因素主要是巷道支护强度和瓦斯问题。沿空留巷 的关键在于采用一些有效的支护技术来靠近采空区边 缘的巷道，如果不能使巷道处于稳定状态，则在开采 时存在很大的安全隐患。在进行沿空留巷时，还需要 考虑工作面开采支承压力重新分布对巷道的影响。通 常情况下，在回采期间，沿空留巷的巷道所承受的压 力更大，承受的最大压力是正常情况下的 2 倍。根据 矿井内所开采施工的特点和矿体结构的变形破坏机理， 保持矿井内矿体结构稳定性的关键技术是合理的支 护设计，坚固矿井的合理支护、顶板的合理支护，对边 角进行加固。此外，还需要关注巷道支护的时效性。由 于沿空巷道受到动压的影响，很难保证巷道长时间支护 的稳定性，可能会很难满足下个工作面的回采需求。 沿空留巷需要关注的另一个问题就是采空区的瓦 斯涌出问题。由于巷道靠近采空区一侧，如果密封不 严，巷道通风时，大量的采空区瓦斯会涌出，严重威胁 矿井的生产安全。与此同时，沿空留巷还使得通风系统 漏风增加，导致巷道通风困难，这也会影响生产安全。 因此，在支护完成后，需要定期对巷道靠近采空区一 侧进行检查，防止出现大量瓦斯逸出的现象。 2.2降低沿空留巷技术的成本 虽然沿空留巷技术有很大的技术优势，但还是需要 考虑这项技术的施工成本，毕竟经济效益也是十分重 要的。在很多情况下，沿空留巷所用的支护材料以及后 期维护量要高于普通巷道，这点是需要注意的。如果采 出的煤柱不能抵消这部分成本，则沿空留巷实际上是 不经济的。特别是在深部开采时，矿山压力越来越大， 沿空留巷所需的支护成本也越来越高。这也是后期需 要关注的内容之一。 3结语 沿空留巷技术是通过对加强支护保留下来的上个 工作面的回风巷道作为下个工作面的运输巷道来工作 的。这种技术的最大优势是提高了煤炭资源的回采率， 减少了煤炭资源的损失，减轻了巷道掘进的工作量。沿 空留巷的关键在于克服矿山压力显现问题，需要根据 矿山压力以及沿空巷道的矿山压力特点选择合适的支 护方式。沿空巷道需要承受较大的矿山压力，一方面， 要承受岩石自重引起的压力；另一方面，要承受煤层开 采过程中的超前支承压力。为了增加沿空留巷在综采工 作面的应用率，应该加大安全管理和控制施工的成本。 参考文献 ［1］ 管洲.沿空留巷技术在煤矿综采中的应用研究 ［J］ .矿业装备， 20196 92-93. ［2］ 朱相合.沿空留巷技术在综采工作面中的应用 ［J］ .自动化应 用， 201911 136-137. ［3］ 李晓鹏.沿空留巷技术在煤矿开采中的应用研究 ［J］ .内蒙古 煤炭经济， 201917 185. ［4］ 秦慧湖， 郭晶露.移动充填技术在综采工作面沿空留巷中的应 用 ［J］ .山东煤炭科技， 20198 42-44. ［5］ 马志恒.沿空留巷技术在综采工作面中的应用研究 ［J］ .水力 采煤与管道运输， 20193 73-75. （ 责任编辑白洁 ） 172