楊朔鵬　蘭華

[摘 要]近年來，隨著煤礦采深的不斷加大，地應力大幅增加，因此很多煤礦都采取了留寬煤柱護巷的布置方式，但這種布置方式有很多明顯缺點。本文根據(jù)棗泉煤礦地質現(xiàn)狀，對140201大采高綜采工作面小煤柱沿空掘巷進行了研究，現(xiàn)場試驗效果良好，以供類似礦井參考。

[關鍵詞]小煤柱 沿空掘巷 綜采工作面 大采高

中圖分類號：TD 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）05-0009-01

一、前言

棗泉煤礦全井田共劃分六個分區(qū)，各分區(qū)內按煤層賦存情況分煤組劃分采區(qū)，每個煤組獨立布置上下山，形成生產采區(qū)，按照由上及下、先近后遠的順序集中開采。隨著開采范圍和強度的增加，地應力隨著采深的增加大幅增加，給工作面的開采布置和巷道支護均帶來巨大壓力。棗泉煤礦采煤工作面的布置一直采用三巷布置，較大的煤柱護巷的方式，即工作面的機巷與輔助巷之間留有35～40m護巷煤柱。根據(jù)近幾年的生產情況，隨著采深的增加，這種留寬煤柱護巷布置方式缺點明顯：一是浪費大量的煤炭資源，二是由于下一工作面風巷布置在應力升高區(qū)，巷道要經受上一工作面回采動壓及下一工作面回采超前壓力影響，巷道頂板下沉、底鼓量大，兩幫收縮嚴重，斷面收縮率大，巷修工程量大（一般需要經過3～5次的維修），三是維修條件困難，危險性大，并嚴重影響工作面的正常推進。

為了解決工作面三巷布置寬煤柱護巷的不適用性，我礦積極探索、試驗適應棗泉煤礦應力分布規(guī)律的煤柱尺寸，總結出了大采高工作面?zhèn)认蛑螇毫Φ姆植家?guī)律，探索了大埋深、高地應力條件下工作采后動壓對40m、20m、10m煤柱的影響，留不同煤柱尺寸護巷，雖然有不同的應力顯現(xiàn)和效果，但是巷道變形均十分嚴重，仍不能夠滿足人員安全、通風安全及礦井安全生產的需要。

二、工程概況

140201綜采工作面為棗泉煤礦二煤層14采區(qū)第一個工作面，工作面以北為14采區(qū)回風下山，東側為140201綜采工作面輔助運輸巷，南側為13、14采區(qū)DF50斷層、西側為130201大采高綜采工作面老空區(qū)。140201綜采工作面標高+891.679m～+969.177m，埋深430m～518m。工作面設計走向長度893m，傾斜長度160m，煤層平均厚度8.0m，傾角4°～5°，正?；夭蓵r的采高為5.6±0.1m，采用走向長壁綜合機械化采煤法開采，采空區(qū)采用全部垮落法管理頂板。

二煤頂板以厚5.32～10.9m的炭質泥巖為主，次之為砂質泥巖，局部為粉砂巖。砂質泥巖抗壓強度為196～289kg/cm2；粉砂巖抗壓強度為380～399kg/cm2。二煤底板以厚3m左右的粉砂巖、砂質泥巖為主，泥巖次之。煤塵爆炸指數(shù)為34.66%，有煤塵爆炸危險。煤的自燃傾向性一級，屬于容易自燃煤層。

3、小煤柱沿空掘巷布置方式研究

3.1 大采高綜采工作面煤柱應力分布規(guī)律

根據(jù)棗泉煤礦大采高工作面煤柱應力分布現(xiàn)場實測結果，結合棗泉煤礦二煤賦存特點、煤巖體物理力學性質和強度指標測試結果綜合分析研究，得出大采高綜采工作面煤層沿傾斜支承壓力顯現(xiàn)特征有以下幾點：

（1）工作面超前支承壓力對煤柱的影響范圍為25～45m左右。在工作面超前支承壓力影響前，各測點處煤柱應力均有小幅近似線性增長，但增長幅度很小。

（2）煤柱0～9m和15～23m范圍受采動影響劇烈，煤柱應力增加明顯。且高應力的范圍有向外擴展的趨勢。

（3）煤柱9～15m范圍在采動影響前后應力增長幅度相對較小，屬于巷道布置的有利位置。

因此，最終確定140201工作面回風巷距130201工作面回風巷水平中心距為14.7m，兩巷之間凈煤柱為10m，回風巷巷道沿二煤層底板掘進。

3.2 沿空掘巷巷道布置方式及支護參數(shù)

140201綜采工作面回風巷設計為矩形斷面，掘進斷面：寬×高=4700×3950mm，凈斷面：凈寬×凈高=4600×3800mm，巷道采用錨網+鋼帶+錨索支護。巷道頂部采用22#-M24-2500BHRB500號高強度左旋無縱筋螺紋鋼錨桿配合規(guī)格為W280×5×4700-740-7型W鋼帶使用，錨桿間、排距740×900mm。巷道幫部采用20#-M22-2000BHRB335號高強度左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間、排距900×900mm。頂部掛φ6.5mm圓鋼焊接的鋼筋網，幫部掛菱形金屬網，網孔尺寸為40×40mm。頂部布置長度為3700mm的三孔錨索絎架，錨索間距為1600mm，排距為1800mm，錨索采用φ21.98mm×8300mm的預應力鋼絞線錨索。

3.3 沿空掘巷時間控制

沿空巷道必須在采空區(qū)頂板巖石活動穩(wěn)定后開始掘進，否則巷道會受移動支承壓力的劇烈影響。因此，掌握好掘進滯后于回采的間隔距離是十分重要的。根據(jù)我礦輔助運輸巷受工作面采動影響的礦壓觀測研究結果分析，得出相似條件下巷道與工作面開采位置關系及壓力顯現(xiàn)特征及規(guī)律：

滯后綜采（放）工作面推進相對位置60m左右，輔助運輸巷出現(xiàn)煤炮聲頻繁，頂板掉渣，斷錨桿、錨索，頂板開始下沉、底板開始鼓起；滯后綜采（放）工作面推進相對位置220m左右，巷道壓力顯現(xiàn)最為明顯，巷道變形加劇，頂板下沉、底板鼓起明顯，錨桿、錨索斷裂，鋼筋網撕裂現(xiàn)象嚴重。根據(jù)礦壓觀測數(shù)據(jù)，頂板下沉量最大為1040mm，最小為519mm，平均為780mm。底板鼓起量最大為1580mm，最小為680mm，平均為1130mm；滯后綜采（放）工作面推進相對位置350m后，輔助運輸巷壓力顯現(xiàn)趨于穩(wěn)定，頂、底變形趨緩，受工作面采動影響基本結束。滯后綜采（放）工作面推進相對位置25m后，巷道頂板淺部離層基本不再產生變化，滯后綜采（放）工作面推進相對位置350m后，巷道頂板深部離層趨于穩(wěn)定，則巷道此時已不受綜采（放）工作面回采影響，已遠離應力集中區(qū)域。

根據(jù)上述相似條件下巷道與工作面開采位置關系及壓力顯現(xiàn)特征及規(guī)律，各輔助運輸巷滯后綜采（放）工作面推進相對位置350m后，輔助運輸巷壓力顯現(xiàn)趨于穩(wěn)定，頂、底變形趨緩，受工作面采動影響基本結束。因此，140201工作面回風巷的開工時間要求如下：

（1）確定140201工作面風巷施工始終滯后130201大采高綜采工作面不小于350m進行。

（2）140201工作面風巷月計劃進尺250m，當130201工作面設備回撤完畢后，140201工作面風巷距離貫通位置仍然剩余120m左右，基本避開了壓力集中影響段。

3.4 沿空掘巷巷道礦壓觀測

140201綜采工作面回風巷自巷道掘進開始，就隨著巷道掘進每隔50m布置一組頂板離層儀，巷道變形及礦壓顯現(xiàn)情況進行觀測，直至巷道掘進結束。

通過對觀測數(shù)據(jù)分析可得知，巷道大部分地段頂板下沉量在50～150mm范圍內，說明頂板處于可控范圍，頂板巖層相對穩(wěn)定，對局部頂板下沉量超過150mm地段的通過及時補設錨索絎架后，頂板離層得到有效控制。部分底板底鼓量在380～450mm范圍內，巷道施工完畢后可采用起底的辦法，底板底鼓相對易于維護。從兩幫移近量來看，最大移近量為900mm，且巷道下幫移近量較大，下幫最大移近量可達510mm，必須采取一定措施。

4、結束語

通過140201工作面風巷應用小煤柱沿空掘巷技術，不僅解決了巷道受礦山壓力問題，確保了巷道空間，大大提高了掘進效率，而且提高了巷道的支護效果，巷道修復費用不到巷道成本的10%，費用減少75%，降低了巷道的維護費用。同時多回收煤炭資源17.35萬t，提高了煤炭資源回收率，滿足礦井安全高效生產的要求，經濟、社會效益十分顯著。

作者簡介

楊朔鵬（1985—），寧夏銀川人，現(xiàn)就職于神華寧夏煤業(yè)集團棗泉煤礦，從事煤礦掘進工作。

蘭華（1985-），黑龍江牡丹江人，現(xiàn)就職于神華寧夏煤業(yè)集團麥垛山煤礦籌建處，從事煤礦地質工作。地址同上