閆 鵬

（汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)， 山西 靈石 031302）

引言

中興煤礦原綜采工作面布置為“一面三巷”方式（運輸巷、材料巷、回風(fēng)尾巷、聯(lián)巷），工作面采用“兩進一回”通風(fēng)系統(tǒng)。工作面巷道布置方式及通風(fēng)系統(tǒng)增加了噸煤掘進率的同時也存在獨頭尾巷，回風(fēng)尾巷與順槽皮帶（軌道）巷之間的保護煤柱導(dǎo)致礦井煤炭資源回收率低，由于煤層軟，蓋山厚度大，造成巷道變形、收斂嚴(yán)重、維護困難等缺點。借鑒淮南礦業(yè)集團公司顧橋礦無煤柱快速留巷Y型通風(fēng)技術(shù)所取得的成功經(jīng)驗，結(jié)合中興煤礦礦井井下地質(zhì)開采條件，研究應(yīng)用沿空留巷Y型通風(fēng)無煤柱開采技術(shù)，分別在1203工作面使用柔模支護沿空留巷和在3215工作面使用高水速凝充填材料沿空留巷兩種技術(shù)，對于緩解礦井采掘銜接緊張局面、有效提高煤炭資源回收率，降低掘巷成本，解決上隅角瓦斯治理的難題，實現(xiàn)礦井安全高效可持續(xù)發(fā)展有很重要的意義。

1 1203工作面柔模支護沿空留巷

1203工作面地面被黃土覆蓋，出露地層有二疊系上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組及三疊系下統(tǒng)劉家溝組，地面標(biāo)高為+1 103～+1 226 m，井下標(biāo)高為+730～+804 m，上覆巖層厚度為301～420 m。

1.1 三角區(qū)支護

在工作面機尾頂板鋪設(shè)2.0 m×1.0 m的鐵絲網(wǎng)，采用Φ20 mm×2 200 mm的螺紋鋼錨桿配合鐵餅壓網(wǎng)維護，從巷道煤幫處的角錨桿開始每隔700 mm施工一根錨桿，每排5根，排距800 mm，采用3 000 mm的W鋼帶。

1.2 柔模支設(shè)

支設(shè)柔模時使用Φ22 mm×2 400 mm的鋼筋棍穿過柔模兩側(cè)的吊掛孔，柔模兩側(cè)外露鋼筋長度為200 mm，落山側(cè)用鐵絲將鋼筋與頂網(wǎng)連接，落山側(cè)、煤柱側(cè)使用DZ-25或DZ-28型單體液壓支柱戴柱帽壓住鋼筋，間距500 mm，充填墻體兩側(cè)單體支柱在下次充填前將上次充填墻體兩側(cè)的單體支柱由里向外依次進行回收。

1.3 巷旁支護

沿空留巷巷道支護方式：在沿空留巷內(nèi)采用DZ-25或DZ-28型單體液壓支柱配合3 600 mm的π型梁構(gòu)成“一梁三柱”支護，棚距1 600 mm。留巷支護隨工作面前移延長支護距離，工作面正?；夭珊?，對留巷內(nèi)滯后工作面200 m外的單體支柱可以逐步回收。

1.4 留巷及維護費用

1）支護材料明細，見表1（按充填1 m消耗支護材料計算，一個循環(huán)的留墻規(guī)格長×寬×高為3 m×2.5 m×2.8 m）。

表1 12032工作面支護材料明細

2）人工及留巷維護費用。根據(jù)預(yù)算中心測定，1203留巷每充填1 m，所需人工費用為1 603元，留巷巷道維護費用為750元/m。

2 3215工作面高水速凝充填材料沿空留巷

2.1 三角區(qū)頂板支護

工作面割煤以后，在工作面機尾進行鋪設(shè)4.0 m×1.0 m的金屬網(wǎng)，采用Φ20 mm×2 400 mm的螺紋鋼錨桿，每排5根，排距800 mm，W鋼帶采用2 800 mm的W鋼帶及500 mm的W鋼帶各一片。

2.2 柔模支設(shè)

支設(shè)柔模時使用Φ20 mm×2 700 mm的對拉鋼筋穿過柔模兩側(cè)的吊掛孔，拉筋的兩側(cè)使用螺帽配合鐵餅固定并緊固，緊固后保證柔模的填充寬度為2 500 mm，柔模兩側(cè)外露對拉鋼筋長度為100 mm，充填墻體兩邊使用DZ-25或DZ-28型單體液壓支柱進行支護，間距800 mm，充填墻體兩側(cè)單體支柱在下次充填前將上次充填墻體兩側(cè)的單體支柱由里向外依次進行回收。

2.3 巷旁支護

沿空留巷內(nèi)采用3 600 mmπ梁及單體支柱垂直巷道布置“一梁三柱”加強支護，棚距1 600 mm。留巷支護隨工作面前移延長支護距離。工作面正?；夭珊螅瑢α粝飪?nèi)滯后工作面200 m外的單體支柱可以逐步回收。但由于3215工作面頂板壓力較大，導(dǎo)致一部分單體液壓支柱無法回收，支柱損壞量大，增加了支護成本。

2.4 留巷及維護費用

不考慮充填設(shè)備的折舊費及管路的損壞費用。

1）支護材料明細，見表2（按充填1 m消耗支護材料計算，一個循環(huán)的留墻規(guī)格長×寬×高為3 m×2.5 m×2.8 m）。

表2 3215工作面支護材料明細

2）留巷維護費用。根據(jù)預(yù)算中心測定，3215留巷每充填1 m，所需人工費用為1 495元，留巷巷道維護費用為1 854元/m。

3 沿空留巷對比分析

3.1 成本分析（見表3）

表3 高水速凝充填材料每米成本分析表 元

由表3可知：相比于柔模支護沿空留巷，高水速凝充填材料沿空留巷支護成本低（比混凝土充填留巷成本低2 681.475元），尤其是充填材料價格較低（高水速凝材料充每米成本比混凝土低2 831.6元），但由于高水速凝充填材料強度低，導(dǎo)致巷道變形量大，從而使得留巷維護成本較高、維護時間長，對中興礦的采掘銜接造成一定影響。

3.2 強度分析（見表4）

表4 充填體強度性能

3.3 留巷效果分析

以1203工作面和3215工作面為例，由于兩個工作面采用不同的充填材料留巷，分別對兩工作面留巷進行跟蹤觀測，并對觀測數(shù)據(jù)進行分析：1203工作面采用柔模支護沿空留巷后，留巷500 m范圍內(nèi)頂板相對穩(wěn)定，最大變形量僅為121 mm，兩幫無明顯收縮現(xiàn)象，見圖1。

圖1 1203留巷變形量柱狀圖

3215工作面采用高水速凝材料充填留巷后，巷道多處地段頂板下沉嚴(yán)重，巷道高度不足2 m，局部地段下沉嚴(yán)重，557～610 m處巷道高度只有1 m左右。巷道需3次以上起底維護，才能滿足留巷斷面對生產(chǎn)的需要，見圖2。

圖2 3215留巷變形量柱狀圖

3215工作面上覆巖層較厚，加之高水速凝材料強度較低，導(dǎo)致3215留巷相比于1203留巷巷道變形量大，見圖3。

但是，由于柔模支護沿空留巷技術(shù)使用的充填材料量比較大，且增加了人工立模、拆模的工序，工人勞動強度大，而高水速凝充填材料沿空留巷技術(shù)具有凝結(jié)時間短，早期強度高并可調(diào)，充填工藝系統(tǒng)操作簡單，勞動強度低，充填速度快；泵送不受輸送距離限制，雖然巷道變形量較大，但是經(jīng)過一定的維護還是可以滿足生產(chǎn)需要，因此綜合考慮，高水速凝充填材料沿空留巷技術(shù)還是具有更大的推廣意義。

圖3 1203留巷與3215留巷巷道高度對比柱狀圖

4 結(jié)語

通過對3215高水速凝充填材料沿空留巷技術(shù)和1203柔模支護沿空留巷技術(shù)進行對比分析，從技術(shù)、經(jīng)濟、安全等角度多方面考慮，最終確定目前比較適合中興煤礦地質(zhì)條件的是高水速凝充填材料沿空留巷技術(shù)，但是該技術(shù)還存在一定問題，即留巷變形較大，尤其是隨著中興煤礦采掘活動向西延伸，蓋山厚度加大，礦壓顯現(xiàn)明顯，留巷的支護與圍巖的變形仍需要更好地進行研究、優(yōu)化。