近水平松软顶板煤层沿空留巷技术研究

近水平松软顶板煤层沿空留巷技术研究

彭必林 

（川煤华荣能源公司达竹安全管理中心， 四川 达州  635000）

摘要：小河嘴煤矿在沿空护巷实施以来，受顶底板岩性、埋深、采高影响，沿空护巷工作难度大，近年来该矿通过对钢管混凝土柱+工字钢+切顶卸压+喷浆封闭沿空护巷技术研究与应用，取得较好成果，现以-1216（21）机巷沿空护巷为例对近水平松软顶板煤层沿空留巷技术进行介绍。

关键词：沿空护巷  切顶卸压    近水平

1.引言

沿空护巷工作是安全生产、绿色开采的必由之路，开展好沿空护巷有利于缓解采掘接替和回收煤柱资源。近年来，小河嘴煤矿开采近水平煤层，煤层顶反岩性不好，存在采高大，采后压力大，护巷困难的种种因素；通过在矿井-121采区进行近水平合层开采沿空留巷技术研究，分析开采过程中的矿压规律，合理支护设计，通过对沿空护巷的技术探索，研究并总结出一种可行的适合近水平近水平松软顶板煤层沿空留巷工作经验非常重要。

2.-121采区顶底板煤岩层情况

2.1煤层及埋深

开采工作面位于矿井-121采区，巷道名称-1216（21）机巷，开煤层为22、21煤层合层，巷道以22煤层顶板为顶板，以21煤层底板为底板。22煤层平均0.56m，21煤层平均1.21m。22与21煤层层间距为0.37～1.73m，为粉砂质泥岩。煤层倾角3-7°，煤层埋深579～641m。

2.2  煤层顶底板特征

开采煤层顶板极为松软。22煤层伪顶厚0.20m,岩性为炭质泥岩。直接顶：22与23煤层间距2.01m,为层状泥质粉砂岩；23煤厚0.36m;23与23-1煤层间距1.57m，为粉砂质泥岩；23-1煤层厚0.20m；23-1与23-2煤层间距12.59m,岩性为粉砂质泥岩与泥质粉砂岩互层；23-2煤主要为黑色炭质泥岩,不稳定；23-2与24煤层层间距12.45m,主要为细粒砂岩；24煤层已冲刷；老顶为细至中粒砂岩。见图1。

图1         煤岩层综合柱状图

3.-1216（21）护巷技术方案

3.1护巷巷道断面及支护方式

-1216（21）机巷掘进断面：宽4.2m，高H=3.0m。顶板采用树脂锚杆+T型钢带+自制经纬网+锚索梁做永久支护。锚索：φ18.9mm钢绞线,长度L=6200mm，锚梁采用18#槽钢。锚杆支护间排距为900mm×800mm；锚索梁支护间排距为2200mm×1600mm，一梁四锚，锚索梁与锚钢带支护错开。低帮采用树脂锚杆（φ18mm,L=1800mm）+钢带+锚网做永久支护；高帮采用管缝式锚杆（φ43mm,L=1500mm）+锚网做永久支护，帮锚间排距均为800mm×800mm，见图2。

图2     巷道断面支护图

3.2  -1216（21）机巷护巷方案

3.2.1  切顶卸压

超前工作面煤壁50m回采侧采取切缝爆破技术。切顶孔与巷道垂直方向呈15°夹角；聚能管选用外径40mm聚能管，每个炮眼装入5根聚能管，每根聚能管药量控制在3条，单个药卷质量300g，每个炮眼装药量为4.5Kg。

3.2.2  巷内补强支护

超前工作面煤壁80m的顶板采用锚索加强支护，锚索采用Φ21.6mm钢绞线，长度9200mm。超前支护区工作面前方20m至后方150m采取三排单体支柱进行支护），工作面后方150～200m保持两排，200m之后全部回撤。

3.2.3巷旁支护技术参数

采空区一侧沿巷道走向按1000mm间距支设钢管混凝土柱，钢管混凝土柱中间支设1根11#矿工钢作贴帮支护，支护间距均为1000mm。采用“L网”+笆片+木板对采空区侧进行全断面封闭。见图3。

图3      -1216（21）机巷护巷支护图

4. 沿空护巷实施情况

4.1 护巷主要采取的措施

4.1.1 增大巷道掘进断面，提高后期护巷有效断面面积。

对需沿空护巷的机巷，需考虑到区域煤层埋深大、顶板软，扩巷变形量大，在设计-1216（21）机巷时，将巷道按4.2m宽×3.0m高设计，提高了后期可复用断面积。

4.1.2 增加掘进支护强度，提高护巷效果。将锚索直径由17.8mm增加到18.9mm，锚索长度由6200mm增加到8200mm，首次使用了T型钢带、锚索梁，使用经纬网替代传统的铁丝和钢丝锚网。

4.1.3改进护巷工艺，提高护巷效果。

考虑开采煤层顶板松软，开采后顶板下层量大。为此，在切顶卸压护巷技术基础上，使用10吋钢管（内部灌注C50商用混凝土）加工制作的混凝土柱替代贴帮工字钢进行护帮，最后进行喷浆封闭，提高堵漏风效果和防止风化。

4.1.4 强化施工过程管理，保证隐隐蔽工程质量。

护巷施工过程中，采取人工、工业视频监管，保证切顶、锚索施工、管柱施工、喷浆施工的过程控制，保证施工一次到位，确保施工质量，以最大程度减少二次维修量。

4.1.5 安装顶板在线监测系统，实时监控巷道顶板情况。-1216（21）工作面开采前，顶板在线监测系统，主要监测的内容有：钻孔应力监测、锚索应力监测、支柱压力监测、顶板离层量监测、顶底板移近量监测、两帮移近量监测等。在线监测系统的使用，为检验此巷道沿空护巷效果提供了数据支撑和理论依据。

4.2  沿空护巷效果

通过在-1216（21）机巷实施护巷850余米，沿空护巷效果能满足后期复用需要，巷道顶底板及两帮移近量均控制在15%以内，整体护巷效果较以往有了明显进步，达到了设计要求。

5.结语

小河嘴煤矿在矿井-121采区-1216（21）机巷实施沿空护巷，通过分析煤层顶板特征，进行矿压规律研究，并合理优化支护设计，过对沿空护巷的技术探索，最终采用钢管混凝土柱+工字钢+切顶卸压+喷浆封闭沿空护巷技术的护巷方式，总结出一种可行的适合近水平近水平松软顶板煤层沿空留巷工作经验，适合同类型开采条件的情况下推广。

参考文献：

[1]何满湖等. 中国煤矿锚杆支护理论与实践. 北京：煤炭工业出版社，2004

[2]陈炎光，陆士良，侯朝炯等,中国煤矿巷道围岩控制[M].徐州：中国业大学出版社，1994.

[3]钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制 [M]. 北京: 煤炭工业出版社，1991

[4]预裂爆破技术在切顶卸压沿空留巷中的研究与应用[J]. 马言,陈芝毓,郭标.能源技术与管理.2020,第004期