沿空留巷施工与支护技术现状分析.pdf

2020 年第 9 期2020 年 9 月 传统的工作面在掘进时大多采用双巷掘进方式， 为了保证双巷的稳定性，需要预留一定的煤柱。随着 煤矿的开采，巷道被破坏，用于支护煤矿巷道的煤柱 遗留在采空区，这就造成了煤炭资源的浪费。因此， 沿空留巷技术得以发展，该技术的应用减少了煤柱煤 炭资源的损失[1-2]。应用沿空留巷技术时，通过对上个 工作面的回风巷进行加强支护和维修，作为相邻工作 面的运输巷。与传统的工作面掘进相比，沿空留巷能 少掘一条巷道，大大提高了工作面准备的速度。沿空 留巷是煤矿开采技术的一次重大变革，其主要优势在 于减少了煤柱的损失，提高了煤炭资源的回采率。但 是为了保持回采后的巷道稳定，需要进行加强支护， 这在某种程度上增加了开采的成本。本文分析了沿空 留巷施工与支护技术的现状，并探讨了一些影响沿空 留巷的因素。下面将围绕这些内容展开论述。 1沿空留巷施工与支护技术现状 沿空留巷适用的范围比较广，适用于缓倾斜、倾 斜且厚度在 2.5 m 以下煤层的开采中。由于预留的上个 工作面的回风巷容易受到采动应力的影响，需要采取 相应的措施对巷道进行支护，这是沿空留巷研究的重 点。下面分析沿空留巷中采用的巷道施工与支护技术。 1.1传统的支护技术 传统的沿空留巷多采用棚式支护，这种支护方式 施工简单，能满足一些简单情况的要求。在巷道掘进 阶段，巷道顶板上方的岩层比较稳定，巷道的变形量 比较小，此时棚式支护能满足巷道的安全要求。在工 作面回采阶段，巷道容易受到采动的影响，工作面前方 巷道承受较大的支承压力[3]，这会导致巷道的变形量增 加，棚式支护的刚度不能满足巷道的稳定需求，这时需 要采用锚杆来进行加强支护。与棚式支护相比，锚杆支 护属于一种主动支护方式，支护强度更大。在巷道采用 锚杆、锚网以及梁联合支护后，巷道的稳定性得到明显 的提升。这是由于锚杆支护能在某种程度上改变巷道围 岩的受力分布，对巷道围岩起到很好的加固作用。 在深部开采时，巷道承受的扰动比较大，多表现为 巷道的顶板整体下沉，两帮变形严重。此时，传统的支 护技术已经不能有效地控制巷道的变形，需要采用其 他的辅助支护方式。为了防止局部地区出现垮落，需要 采用单体液压支柱及铰接顶梁来进行加强支护，如图 1 所示。 图 1传统的沿空留巷支护技术图 1.2注浆支护技术 传统的巷道支护技术在深部开采中可能会存在失 效的风险，其主要原因是面对较高的动载，围岩的强度 已经不能继续提高。为了能有效地提高巷道围岩的强 度，需要对巷道进行注浆。通过在岩层内注入水泥浆 液，在渗透的作用下，浆液可以有效地充填岩体中的裂 缝及节理，从而有效提高岩体自身的强度。在注浆时， 考虑到液体的流动性及支护的强度，必须增大浆液中 收稿日期2020-01-13 作者简介杨建忠，1970年生，男，山西高平人，2015年毕业于武 汉理工大学采矿工程专业，工程师。 沿空留巷施工与支护技术现状分析 杨建忠 （ 山西煤炭运销集团野川煤业有限公司，山西 高平 048400 ） 摘要 沿空留巷是煤层开采的重大技术革命，不仅提高了煤炭资源的采出率，还有助于提高煤矿掘进的效率。沿空 留巷在中国各大矿区得到了广泛的应用，并取得了不错的经济效益。分析了沿空留巷施工与支护技术的现状，并探讨了 影响沿空留巷的因素。 关键词 煤矿开采；沿空留巷；施工与支护技术；影响因素 中图分类号 TD353文献标志码 A文章编号 2095-0802-202009-0142-02 Status Analysis on Construction and Support Technology of Gob-side Entry Retaining YANG Jianzhong Yechuan Coal Industry Co., Ltd., Shanxi Coal Transportation and Sales Group, Gaoping 048400, Shanxi, China Abstract Gob-side entry retaining is a major technical revolution in coal mining, which not only improves the recovery rate of coal resources, but also helps to improve the efficiency of coal mining. Gob-side entry retaining has been widely used in Chinas major mining areas, and achieved good economic benefits. This paper analyzed the present situation of gob-side entry retaining construction and support technology, and discussed the factors influencing gob-side entry retaining. Key words coal mining; gob-side entry retaining; construction and support technology; influencing factors （总第 180 期） 技术研究 142 2020 年第 9 期2020 年 9 月 （上接 141 页） 参考文献 ［1］ 刘威锋.综采工作面采用钻孔瓦斯压力压降法确定瓦斯抽采影 响半径的应用 ［J］ .中国石油和化工标准与质量， 2019， 3924 117-118. ［2］ 付亚楼.综采工作面区域防突瓦斯抽采技术研究与应用 ［J］ . 山东煤炭科技， 20203 109-111. ［3］ 岳小栋.综采面上隅角瓦斯治理技术研究 ［J］ .科学技术创新， 20206 122-123. ［4］ 贾君.高瓦斯矿井大采高综采工作面综合抽采技术研究 ［J］ . 采矿技术， 2019， 196 18-20. ［5］ 林海飞， 杨二豪， 夏保庆， 等.高瓦斯综采工作面定向钻孔代替 尾巷抽采瓦斯技术 ［J］ .煤炭科学技术， 2020， 481 136-143. ［6］ 王生全.综采工作面瓦斯抽采钻孔抽采半径研究分析 ［J］ .当 代化工研究， 201913 86-87. （ 责任编辑刘晓芳 ） 水泥的比例。与普通的注浆相比，该注浆支护技术在注 浆时浆液内的含砂率要大很多。为了提高水泥浆液的流 动性，在某些情况下，可以在浆液中添加粉煤灰。 这种注浆支护在岩体比较破碎的情况下有效，但 施工比较复杂，需要打很多注浆孔，影响整个支护施 工的进度。 1.3充填支护技术 随着采矿技术的发展，一些煤矿将充填技术应用 到沿空留巷中。在煤矿开采时，采用一定的充填体对 巷道靠近采空区的一侧进行充填，通过充填体来支撑 巷道的顶板，从而发挥对巷道变形的控制作用。在充 填时首先需要筑模，然后在模内注入充填材料，待充 填材料凝固后具有一定的支撑力时拆模。这种支护方 式的关键是充填材料的选择，一方面要考虑充填材料 的强度，另一方面要考虑充填材料的成本[4]。膏体充填 材料是一种常用的充填材料，其主要是由粉煤灰、矿 渣、劣质土等原料加工而成，可以通过管道在煤矿井 下方便地运输。这种材料在脱水后可以变成具有一定 强度的固体。图 2 所示为沿空留巷充填支护技术图。 图 2沿空留巷充填支护技术图 值得注意的是，膏体充填材料在高温、潮湿等恶 劣的环境下很难保证具有长期稳定的支护强度，因此， 必须对充填体的变形进行监测。为了更好地监测充填 体的变形情况，可以使用一些设备来对充填体一侧的顶 底板移近量进行监测。一旦发现充填体有异常变形情 况，立即采取紧急措施，以免整个充填体都被破坏。 2沿空留巷的影响因素 2.1岩层压力 沿空留巷的关键在于应用一些支护技术来对靠近 采空区边缘的巷道进行支护。若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。这就要求在 进行支护时，根据巷道所处的岩层压力选择合适的支 护方式。与此同时，在进行沿空留巷时还需要考虑到 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。为了对支护 参数进行合理的设计，需要对巷道所处岩层的应力进行 估算。考虑到采用一些解析方法计算矩形巷道承受的最 大压力存在一定的困难，可以采用一些数值模拟方法来 计算。根据矿井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环节是整个矿 井的合理支护、顶板的合理支护及边角的加固等。 2.2瓦斯涌出量 瓦斯涌出是沿空留巷所面临的难题之一，这是因 为沿空留巷靠近采空区，若采空区的密闭性较差，采 空区的瓦斯会涌入到巷道中。与此同时，采空区存在 大量的遗煤，遇到空气时容易自燃，产生一些有毒有 害气体，这加大了通风管理的难度。若采用传统的支 护方式进行支护，则不能避免上述问题，而采用充填 支护方式可以有效控制瓦斯的逸出。因此，对于一些 瓦斯矿井或突出矿井，要根据实际情况选择合理的沿 空留巷支护方式，以免造成重大安全事故。针对沿空 留巷中出现的漏风问题，需要尽可能地对靠近采空区 的一侧进行密封，从而保证巷道通风顺畅。 3结语 为了提高煤炭资源的回收率，越来越多的煤矿在 生产过程中应用了沿空留巷技术。沿空留巷技术的应 用不仅减少了煤炭的损失，还缓解了煤矿开采过程中 采掘接替紧张的问题。这项技术应用的关键在于实现 对巷道的有效支护，保持巷道的长期稳定。现在常用 的沿空留巷支护技术包括传统的支护技术、注浆支护 技术和最近发展起来的充填支护技术。为了保证沿空 留巷的有效性，需要考虑岩层压力和瓦斯涌出量的影 响。主要分析了沿空留巷施工与支护技术的现状，可 以为沿空留巷技术的应用提供一定的参考。 参考文献 ［1］ 尘兴邦， 丁锴， 姜子琦， 等.沿空留巷施工与支护技术的应用研 究现状 ［J］ .世界有色金属， 201916 198. ［2］ 夏均民， 王玉禄， 马全礼.沿空留巷支护技术现状分析 ［J］ .科 技资讯， 201333 85-86. ［3］ 周保精.充填体围岩协调变形机制与沿空留巷技术研究 ［D］ . 徐州 中国矿业大学， 2012. ［4］ 吴存良.花山煤矿采煤工作面沿空留巷支护技术研究 ［D］ .重 庆 重庆大学， 2008. （ 责任编辑刘晓芳 ） 杨建忠 沿空留巷施工与支护技术现状分析 143