金刚煤矿沿空护巷关键技术的实践应用

金刚煤矿沿空护巷关键技术的实践应用

张玮

四川达竹煤电（集团）有限责任公司金刚煤矿四川达州635760

【摘要】金刚煤矿内外连煤层层间距由北（6.2m）向南（0.4m）逐渐变薄，煤层坡度0°～60°，所以该矿采煤工艺具有多样性，巷道布置多样性，沿空护巷方式也具有多样性，该矿工作面机巷100%实现了沿空护巷，提高了矿井煤炭回收率，降低了万吨掘进率。金刚煤矿在沿空护巷关键技术的实践应用中，内连煤层巷道从初期的架棚支护巷道采用密集支柱和木垛作巷旁支护，发展到锚网与架棚综合支护巷道的沿空护巷；外连煤层巷道从单一锚杆支护巷道沿空护巷发展到锚网索支护巷道沿空护巷；内外连煤层合层巷道从架棚支护巷道沿空护巷发展到中厚煤层锚网索支护巷道沿空护巷。在沿空护巷实践历程中，摸索出了沿空护巷方式较为成功的经验，掌握了沿空护巷的关键技术，值得类似条件矿井借鉴。

【关键词】沿空护巷关键技术实践应用

1薄煤层锚杆锚网与金属棚联合支护巷道的沿空护巷关键技术

1.1巷道地质情况

金刚煤矿412采区、111、211采区内连煤层厚度0.75m～0.95m，煤层倾角28°～50°，内外连煤层间距0.9m～6m。内连煤层顶板较为破碎，开采方式是内外连套采。

1.2巷道掘进支护（附断面图）

1.3巷道沿空护巷关键技术

沿空护巷方式关键理论，锚杆锚网主动支护减小了顶板对金属棚的压力，金属棚被动支护防止了顶板破碎漏顶造成锚杆支护失效，因此，在内连巷道顶板较为破碎情况下，采用主动支护与被动支护结合的方式是该沿空护巷效果理想的关键理论依据。

沿空护巷支护关键技术，巷旁支护采用密集支柱支护，巷中进行加强支护。

在距上帮梁端上0.5～0.8m处采用工字钢沿走向作密集支护，然后用竹笆背严，充填0.5m厚矸石作为垫层，防止工作面大矸冲倒工字钢密集，巷道中上下帮架设走向双抬棚（呈“一梁二柱”式）加固巷道支架，棚腿也使用钢梁，即在架设超前支护时使用单体支柱配长钢梁架抬棚，然后滞后40～60m进入尾巷将单体支柱替换为钢梁脚子。

1.4巷道掘进与沿空护巷成本对比

经计算，巷道掘进成本为2240.79元/m.沿空护巷成本为947.1元/m.沿空护巷节省1293.69元/m.

1.5沿空护巷效果

该类巷道护巷方式简单，巷旁支护防止了采空区矸石冲击巷道支护，金属棚基本不变形，金属棚支护完整，巷道变形量小，二次维修工程量很小，比只采用金属棚支护巷道沿空护巷效果好。

2薄煤层锚网索支护巷道的沿空护巷关键技术

2.1巷道地质情况

金刚煤矿412采区、111采区外连煤层厚度0.60m～1.09m，煤层倾角30°～41°，内外连层间距0.9m～6m。外连煤层的顶板为泥岩、砂岩，底板（也为内连煤层的顶板）为炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩。外连煤层顶板稳定性较好,属Ⅱ类顶板，开采方式是内外连套采。

2.2巷道掘进情况

巷道布置层位属第六段第二带（），沿外连煤层掘进。

巷道支护方式一般采用锚网索支护，间排距为0.9m，锚索间距3.6m，上帮岩石部分采用管缝式锚杆支护，见下图。

2.3巷道沿空护巷关键技术

沿空护巷形式关键理论，锚索支护的悬吊作用相当于减小了工作面开采后巷道跨度，减小了巷道承载压力，顶板沿巷道切顶时巷旁支护不被破坏，因此，在外连巷道顶板较为完整情况下，采用锚索支护保护巷旁支护不被破坏是该沿空护巷效果理想的关键理论依据。

沿空护巷支护关键技术，机巷上帮采取巷旁支护作为切顶及顶板的一个支撑点，并配贴帮支柱加强支护。距上帮0.4～0.6m处按间距0.45m用短钢梁沿走向作密集支护，然后用竹笆背严，充填2.0m厚矸石作为垫层，防止工作面大矸冲倒工字钢密集。在上帮按间距0.9m采用钢梁打戴帽贴帮点柱，上帮破碎采用水泥背板背帮。

护巷前断面尺寸见前图，下图为护巷断面及支护图

2.4巷道掘进与沿空护巷成本对比

经计算，巷道掘进成本为1474.4元/m，沿空护巷成本为815.95元/m，沿空护巷节省658.45元/m。

2.5沿空护巷效果

根据对W1117机巷沿空护巷顶底板移近量实测结果，两帮移进量为150㎜,顶底板移进量为220㎜。锚杆锚索锚网均较为完整,巷道上帮的贴帮支柱、切顶短钢梁支柱对沿空护巷影响较大,要加强支护质量.二次维护工程量很小，比原来单一锚杆支护巷道沿空护巷效果好。

3中厚煤层锚网索支护巷道的沿空护巷关键技术

3.1巷道地质情况

金刚煤矿311采区外连煤层平均1.3m(含顶底炭)，内连煤层平均0.47m，内外连之间夹0.40m深灰色泥岩煤线与软煤,,巷道掘进以外连煤层顶板为顶板,煤层倾角:5°～9°，开采方式是内外煤层合层开采的综合机械化开采技术。

3.2巷道掘进情况

巷道布置层位属第六段第二带（），沿内外连煤层掘进，为综合机械化掘进。巷道采用锚网索配钢筋梯联合支护，锚杆间距为0.9m，排距为0.8m，锚杆长为2.3m，直径为18.0mm。锚索采用双排布置间距为3.6m，排距为2m，锚索长度为5.25m，直径为15.24mm。巷道上帮采用管逢式锚杆配金属网支护，管逢式锚杆长度为1.5m，排距为0.8m，间距为0.9m，距轨面1.0m，见下图。

3.3巷道沿空护巷关键技术

沿空护巷方式关键理论，沿空护巷围岩变形主要由顶板下沉、底鼓和巷道一侧煤体被挤出三个方面构成。虽然围岩变形根源于采场上覆岩层的运动，但是巷旁支护、巷内支架和巷道一侧的煤壁共同构成上覆岩层运动的边界支承条件，就矿压显现而言，围岩变形可认为是支护系统与围岩运动相互作用的结果。因此，采用高强度的巷旁支护和巷内支护是该沿空护巷效果理想的关键理论依据。

沿空护巷支护关键技术，在机巷靠近采空区侧采用砌块作为巷旁充填支护，封闭采空区，切顶卸压。滞后综采支架0—5m砌筑墙体,墙体规格：墙厚0.5m，每隔6m砌一组加强墩，加强墩厚1.0m，宽0.6m，高以接顶为准。其中，墙体人行巷侧加强墩突出厚度为0.2m，墙体采空区侧加强墩突出厚度为0.3m。

巷内顶板采用长2.6m的11#工字钢配单体液压支柱沿巷向架设，每隔0.9m间距增设一根横梁成抬棚支护，单体液压支柱做棚腿，60m后换成11#工字钢。

3.4巷道掘进成本沿空护巷成本对比

巷道掘进成本为2017.53元/m.沿空护巷成本为2733.2元/m.沿空护巷比掘进巷道成本高715.67元/m.但从资源回收率、采掘接替和矿井服务年限方面比较，具有显著优点，所以，沿空护巷肯定比掘进巷道经济，划算。

3.5沿空护巷效果

该类巷道护巷效果较好，护巷方式简单，护巷效果较好的主要原因巷旁支护强度增加，钢梁棚式支护解决了锚网索支护顶板带来的顶板较为破碎的缺点，3116机巷作为3118风巷，3118机巷作为31110风巷，护巷效果均是直接投入使用，没有二次维护。并得出了一般规律。

3.5.1金刚煤矿沿空护巷矿压活动的一般规律为：护巷阶段变形呈现周期性变形特点，变形周期基本上是顶板来压周期，顶板下沉量峰值先增大后减小，90m后基本没有明显的变形；顶板完整性越好初期支护难度越低，顶板完整性越好，初期顶板变形越小，砌块墙体变形越明显。与砌块墙体效果相反，从墙体与顶板接顶开始，墙体完整性越好，护巷所承受的压力越小，墙体的抗压强度也越小。

3.5.2中厚煤层沿空留巷顶板下沉速度在工作面后方10～20m处最为剧烈、顶板下沉量主要发生在工作面后方0～35m范围内、顶板下沉量在工作面后方60m以后趋向稳定，到90m之后下沉量接近为零。

3.5.3选定围岩控制的方案可以有效的控制围岩的表面位移和顶板离层，保证沿空护巷顺利进行。

参考文献

[1]刘毅.德国煤矿沿空留巷技术简介.山西焦煤科技，2006年第10期.

[2]张先尘.中国采煤学.北京.煤炭工业出版社，2007.

[3]孔令珍.沿空留巷变形破坏原因及对策.山西煤炭科技.2000.