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[摘 要]沿空留巷也称无煤柱护巷，其优越性已有共识，但如何灵活运用值得进一步探讨。介绍沿空留巷的支护依据、留设方法和注意事项，根据国内外和临近矿井沿空留巷的经验，结合该矿地质特点及回采工作面矿压显现规律，较好地实施了综放工作面锚网+架棚支护的下顺槽沿空留巷，缓解了工作面接替紧张局面，取得了较好效果。
[关键词]沿空留巷；综放；锚网+架棚支护
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）21-0348-02
“三软”煤层指煤矿开采中遇到的：软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层，目前薄及中厚煤层、顶板为岩层等条件的沿空留巷技术已趋成熟，但针对“三软”煤层且煤层厚度变化较大的综采放顶煤工作面沿空留巷研究较少，基本没有应用。郑州矿区白坪煤矿煤层属于“三软”煤层，为了解决21001与21021工作面接替问题，实现快速掘进，根据国内外和临近矿井沿空留巷的经验，结合该矿地质特点及回采工作面矿压显现规律，在21001综放工作面下顺槽成功实施了锚网+架棚支护的沿空留巷工艺，本次沿空留巷技术方案是郑煤集团在“三软”煤层的大胆尝试，为以后的“三软”煤层沿空留巷技术提供了宝贵的技术经验，同时有利于节约成本和快速掘进，对矿井采掘接替平衡有重要意义。
1 工作面概况
21001综放工作面位于21采区西翼，西至F19断层保护煤柱，东至21采区上部车场，南为11221工作面采空区，北为21021准备工作面。工作面走向长度795m，切巷长度160m，平均煤厚4.64m，煤层倾角13～29°。工作面总体上为一北西倾单斜构造形态，地质条件中等，煤层直接顶为大占砂岩，厚度约为17.5m，直接底为砂质砂岩，厚度约为5.7m，老底为L8灰岩，厚度约为1.8m。工作面采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤回采工艺，下顺槽作为进风巷和辅助运输巷，布置有一部SZZ764-200转载机和一部SSJ1000/2×160s胶带运输机。
21001工作面下顺槽采用16.2㎡36#U型钢棚支护，巷道净高3.5m，下净宽5.6m，梁腿搭接0.45m，棚距0.6m。四道联锁梁加固，并用塑料网、椽子背帮背顶。现有巷道整体支护状况良好，但仍有部分巷道变形明显，现场实测巷道宽度4.6m，大部分巷道高度在3.1m左右，少部分巷道高度较低，巷道净高仅2.1m。
根据现有巷道的布置情况和21001下顺槽地质情况，沿空留巷试验区域为21001下顺槽174m开始向外开始进行试验。
2 “三软”煤层综放沿空留巷围岩控制难点
结合白坪煤业公司21001综放工作面生产地质条件，为了保证留巷成功，保持通风断面满足安全生产的要求，尽可能的减小留巷的成本，提出了使用木垛+袋装矸石充填撕下帮沿空留巷方案。通过分析，该方案有以下技术难点：
（1）实体煤帮控制难度大。由于综放开采一次采出的煤层厚度大，顶板岩层形成的结构远离采场，巷道围岩经受长时间的动压作用，不仅非采煤帮剧烈鼓出，而且很可能底鼓强烈，引起非采煤帮的进一步鼓出。同时，煤帮为软弱煤层，在老顶破断回转过程中容易发生流变，因此煤帮控制难度大。
（2）对巷旁充填体力学性能要求高。充填体紧邻采空区，基本顶在断裂旋转的过程中，对充填体施加较大的载荷，容易导致充填体的压坏，对充填体强度要求较高；采空区冒落矸石容易导致充填体鼓出、滑移甚至推倒充填体，对充填体的稳定性要求高。老顶破断回转是不可避免的，既要充填体具有一定的可缩量适应顶板下沉，又要具有较大的承载能力切断采空区侧顶板、阻止巷内顶板的过快回转变形。
（3）巷旁充填材料要求成本低。考虑到矿山经济效益，在满足安全使用的要求下，尽量降低巷旁充填材料的成本，因此充填材料选取木垛+袋装矸石。该充填材料成本低，可缩性强，但是强度较高水材料充填体低，维护起来较为困难。在留巷期间，工作面移架后应及时支设木垛，维护好充填体的空间和强度。
（4）撕下帮留巷断面大。本次留巷采用撕下帮方案，巷道跨度較大，通常而言，跨度越大，支护就越困难，对支护治理要求更严。
（5）顶煤控制难度大。煤层厚度变化较大，在厚煤区综放沿空留巷巷道上方为松软顶煤，与普通沿空留巷上方为岩层相比，其强度和刚度小，工作面推过后顶煤易破碎、塌冒，需要采取合理的控制技术保持顶煤稳定，实现充填体与上覆岩层力的传递并有效切断采空区侧直接顶。因此，顶煤控制难度大。
3 施工方案
3.1 超前巷煤帮加固方案
超前工作面39m采用U型钢平拱型支架在下顺槽下帮施工巷道（以下简称超前巷）。在超前巷下帮和顶部各支设一道工字钢联锁梁，在超前巷上帮暂时不站U型钢棚棚腿，但采用单体柱配合π型钢梁打双抬棚进行临时支护，同时用带梁锚索加固围岩，见图1。待工作面推过超前巷支架位置时，及时扶U型钢棚棚腿，并在上帮安装一道工字钢联锁梁。
3.2 工作面超前煤帮支护方案
当工作面推进到超前巷位置前，在原U型钢棚顶梁两端固定工字钢梁，在梁上支设木垛，并按设计方案要求打设单体液压支柱作为超强加强支护。打设好单体支柱后，拆除原U型钢棚靠回采工作面一侧的棚腿。在工作面移架前，在工作面端头支架上铺设金属网，并在每道金属网下穿一道钢丝绳，钢丝绳绳头固定在原U型钢棚顶梁上。
3.3 工作面后方充填体施工方案
工作面移架后，立即沿采空区侧，在原U型钢棚顶梁两梁端固定的工字钢梁端和木垛下打设一排密集木支柱，并用单体支柱加强支护。然后在要求的位置进行支丁，支丁规格为2m（宽）×2m（长）。支丁后，扶上U型钢棚腿，并安装工字钢联锁梁，然后拆除U型钢棚柱腿与木垛间的单体液压支柱，挂上风筒布或编织布，在U型钢棚腿和木垛间填实袋装矸石，形成留巷。最后每留10～50m巷道，喷一次浆。 具体支护参数：
① 顶板：新掘巷道内顶板两根φ17.8mm×6.0（8.0）m锚索，锚索间排距为1000mm×1200mm，每根锚索使用4支K2350树脂锚固剂，锚索预应力要求不小于70KN，锚固力不小于260KN，锚索外露长度大于150mm、小于300mm。带梁锚索施工超前工作面不低于100m。
② 帮部：实煤体帮三根锚索，规格为φ17.8mm×6.0（8.0）m锚索，锚索间排距为1000mm×1200mm，每根锚索使用4支K2350树脂锚固剂，锚索预应力要求不小于70KN，锚固力不小于260KN，锚索外露长度大于150mm、小于300mm。带梁锚索施工超前工作面不低于100m。当U型钢棚支护巷道出现断椽子、烂网、大网兜等现象时，必须重新进行卸压、联网、腰帮接顶。
3.4 工作面后方充填空间维护
①转载机自移梁应始终平行于端头支架；②移架后，立即在移架后方的空间，打上带铰接顶梁的单体液压支柱；③充填空间维护的单体液压支柱应维持在2～6排，沿工作面推进方向，单体液压支柱间应带铰接顶梁，单体液压支柱排距与工作面推进距离一致，平均为600mm。除最靠近端头支架的1～2排外，每排单体液压支柱为5根，相邻两根之间的间距为800mm；④当单体液压支柱的排数达到6排时，立即进行支设木垛和充填矸石的工作；⑤支设木垛前，先沿工作面推进方向，在支设木垛的空间上方架设两根2.4m长木顶梁，两梁间距为1.6m，并分别用两根单体液压支柱抬住两根顶梁，然后拆除两梁中间的单体液压支柱及铰接顶梁。沿垂直于工作面推进方向架设两根2.2m长木顶梁，两梁间间距为2.0m，并分别用两根单体液压支柱抬住两根顶梁。⑥木垛架设前，用木支柱替换采空区侧的单体液压支柱，或在打单体液压支柱时，在这些位置的单体液压支柱直接用木支柱替代，但支设时一定要有力；⑦在两组顶梁的保护下，立即架设木垛，并接住前面用单体液压支柱抬住的顶梁；⑧为提高木垛的稳定性，在架设木垛的过程中，随木垛的架设，不断用袋装矸石填实木垛中间及周围空间，见图2；⑨木垛架设后，边拆除木垛与帮间的两列单体液压支柱，边用袋装矸石填实木垛与帮间的空间。
4 结语
（1）沿空留巷后留巷内巷道顶帮保留基本完整，留巷长度300m，巷道断面保证在9m2左右，满足留巷作为回风巷断面的要求，同时缩短了2个月巷道掘进时间，缓解了工作面接替紧张局面。
（2）此种简易留巷方案，工作面后方采用木垛+袋装矸石进行留巷，原材料易获取，成本低投入少，有一定成效，为郑州矿区“三软”煤层综放沿空留巷支护技术提供宝贵经验
（3）留巷后由于受矿压的作用，留巷内多处巷道底鼓严重，留巷在使用前需重新进行卧底。
（4）留巷后由于受顶板及采空区侧压力影响，留巷内巷道下帮U型钢腿有部分蜷缩变形严重，在使用前需重新进行扩修。
（5）沿空留巷的顶板下沉量与巷道宽度成正比，靠采空区的顶板下沉量比靠煤壁处的顶板下沉量要大一倍左右，直接顶明显地向采空区倾斜，倾斜度一般在4-7°。
（6）留巷期间的通风问题解决需要采取边界上山的回风方式。
参考文献
[1] 钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M]，徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[2] 陈炎光，钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制[M]，徐州：中国矿业大学出版社，1994.
[3] 阚甲广.典型顶板条件沿空留巷围岩结构分析及控制技术[D]，徐州：中国矿业大学出版社，2010.
[4] 钱鸣高，谬协兴，许家林等，岩层控制的关键层理论[M]，徐州：中国矿业大学出版社，2000.
作者简介：王建伟（1969—），男，河南新密人，工程師，1991年毕业于焦作煤校，现任白坪煤业总工程师
[关键词]沿空留巷；综放；锚网+架棚支护
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）21-0348-02
“三软”煤层指煤矿开采中遇到的：软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层，目前薄及中厚煤层、顶板为岩层等条件的沿空留巷技术已趋成熟，但针对“三软”煤层且煤层厚度变化较大的综采放顶煤工作面沿空留巷研究较少，基本没有应用。郑州矿区白坪煤矿煤层属于“三软”煤层，为了解决21001与21021工作面接替问题，实现快速掘进，根据国内外和临近矿井沿空留巷的经验，结合该矿地质特点及回采工作面矿压显现规律，在21001综放工作面下顺槽成功实施了锚网+架棚支护的沿空留巷工艺，本次沿空留巷技术方案是郑煤集团在“三软”煤层的大胆尝试，为以后的“三软”煤层沿空留巷技术提供了宝贵的技术经验，同时有利于节约成本和快速掘进，对矿井采掘接替平衡有重要意义。
1 工作面概况
21001综放工作面位于21采区西翼，西至F19断层保护煤柱，东至21采区上部车场，南为11221工作面采空区，北为21021准备工作面。工作面走向长度795m，切巷长度160m，平均煤厚4.64m，煤层倾角13～29°。工作面总体上为一北西倾单斜构造形态，地质条件中等，煤层直接顶为大占砂岩，厚度约为17.5m，直接底为砂质砂岩，厚度约为5.7m，老底为L8灰岩，厚度约为1.8m。工作面采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤回采工艺，下顺槽作为进风巷和辅助运输巷，布置有一部SZZ764-200转载机和一部SSJ1000/2×160s胶带运输机。
21001工作面下顺槽采用16.2㎡36#U型钢棚支护，巷道净高3.5m，下净宽5.6m，梁腿搭接0.45m，棚距0.6m。四道联锁梁加固，并用塑料网、椽子背帮背顶。现有巷道整体支护状况良好，但仍有部分巷道变形明显，现场实测巷道宽度4.6m，大部分巷道高度在3.1m左右，少部分巷道高度较低，巷道净高仅2.1m。
根据现有巷道的布置情况和21001下顺槽地质情况，沿空留巷试验区域为21001下顺槽174m开始向外开始进行试验。
2 “三软”煤层综放沿空留巷围岩控制难点
结合白坪煤业公司21001综放工作面生产地质条件，为了保证留巷成功，保持通风断面满足安全生产的要求，尽可能的减小留巷的成本，提出了使用木垛+袋装矸石充填撕下帮沿空留巷方案。通过分析，该方案有以下技术难点：
（1）实体煤帮控制难度大。由于综放开采一次采出的煤层厚度大，顶板岩层形成的结构远离采场，巷道围岩经受长时间的动压作用，不仅非采煤帮剧烈鼓出，而且很可能底鼓强烈，引起非采煤帮的进一步鼓出。同时，煤帮为软弱煤层，在老顶破断回转过程中容易发生流变，因此煤帮控制难度大。
（2）对巷旁充填体力学性能要求高。充填体紧邻采空区，基本顶在断裂旋转的过程中，对充填体施加较大的载荷，容易导致充填体的压坏，对充填体强度要求较高；采空区冒落矸石容易导致充填体鼓出、滑移甚至推倒充填体，对充填体的稳定性要求高。老顶破断回转是不可避免的，既要充填体具有一定的可缩量适应顶板下沉，又要具有较大的承载能力切断采空区侧顶板、阻止巷内顶板的过快回转变形。
（3）巷旁充填材料要求成本低。考虑到矿山经济效益，在满足安全使用的要求下，尽量降低巷旁充填材料的成本，因此充填材料选取木垛+袋装矸石。该充填材料成本低，可缩性强，但是强度较高水材料充填体低，维护起来较为困难。在留巷期间，工作面移架后应及时支设木垛，维护好充填体的空间和强度。
（4）撕下帮留巷断面大。本次留巷采用撕下帮方案，巷道跨度較大，通常而言，跨度越大，支护就越困难，对支护治理要求更严。
（5）顶煤控制难度大。煤层厚度变化较大，在厚煤区综放沿空留巷巷道上方为松软顶煤，与普通沿空留巷上方为岩层相比，其强度和刚度小，工作面推过后顶煤易破碎、塌冒，需要采取合理的控制技术保持顶煤稳定，实现充填体与上覆岩层力的传递并有效切断采空区侧直接顶。因此，顶煤控制难度大。
3 施工方案
3.1 超前巷煤帮加固方案
超前工作面39m采用U型钢平拱型支架在下顺槽下帮施工巷道（以下简称超前巷）。在超前巷下帮和顶部各支设一道工字钢联锁梁，在超前巷上帮暂时不站U型钢棚棚腿，但采用单体柱配合π型钢梁打双抬棚进行临时支护，同时用带梁锚索加固围岩，见图1。待工作面推过超前巷支架位置时，及时扶U型钢棚棚腿，并在上帮安装一道工字钢联锁梁。
3.2 工作面超前煤帮支护方案
当工作面推进到超前巷位置前，在原U型钢棚顶梁两端固定工字钢梁，在梁上支设木垛，并按设计方案要求打设单体液压支柱作为超强加强支护。打设好单体支柱后，拆除原U型钢棚靠回采工作面一侧的棚腿。在工作面移架前，在工作面端头支架上铺设金属网，并在每道金属网下穿一道钢丝绳，钢丝绳绳头固定在原U型钢棚顶梁上。
3.3 工作面后方充填体施工方案
工作面移架后，立即沿采空区侧，在原U型钢棚顶梁两梁端固定的工字钢梁端和木垛下打设一排密集木支柱，并用单体支柱加强支护。然后在要求的位置进行支丁，支丁规格为2m（宽）×2m（长）。支丁后，扶上U型钢棚腿，并安装工字钢联锁梁，然后拆除U型钢棚柱腿与木垛间的单体液压支柱，挂上风筒布或编织布，在U型钢棚腿和木垛间填实袋装矸石，形成留巷。最后每留10～50m巷道，喷一次浆。 具体支护参数：
① 顶板：新掘巷道内顶板两根φ17.8mm×6.0（8.0）m锚索，锚索间排距为1000mm×1200mm，每根锚索使用4支K2350树脂锚固剂，锚索预应力要求不小于70KN，锚固力不小于260KN，锚索外露长度大于150mm、小于300mm。带梁锚索施工超前工作面不低于100m。
② 帮部：实煤体帮三根锚索，规格为φ17.8mm×6.0（8.0）m锚索，锚索间排距为1000mm×1200mm，每根锚索使用4支K2350树脂锚固剂，锚索预应力要求不小于70KN，锚固力不小于260KN，锚索外露长度大于150mm、小于300mm。带梁锚索施工超前工作面不低于100m。当U型钢棚支护巷道出现断椽子、烂网、大网兜等现象时，必须重新进行卸压、联网、腰帮接顶。
3.4 工作面后方充填空间维护
①转载机自移梁应始终平行于端头支架；②移架后，立即在移架后方的空间，打上带铰接顶梁的单体液压支柱；③充填空间维护的单体液压支柱应维持在2～6排，沿工作面推进方向，单体液压支柱间应带铰接顶梁，单体液压支柱排距与工作面推进距离一致，平均为600mm。除最靠近端头支架的1～2排外，每排单体液压支柱为5根，相邻两根之间的间距为800mm；④当单体液压支柱的排数达到6排时，立即进行支设木垛和充填矸石的工作；⑤支设木垛前，先沿工作面推进方向，在支设木垛的空间上方架设两根2.4m长木顶梁，两梁间距为1.6m，并分别用两根单体液压支柱抬住两根顶梁，然后拆除两梁中间的单体液压支柱及铰接顶梁。沿垂直于工作面推进方向架设两根2.2m长木顶梁，两梁间间距为2.0m，并分别用两根单体液压支柱抬住两根顶梁。⑥木垛架设前，用木支柱替换采空区侧的单体液压支柱，或在打单体液压支柱时，在这些位置的单体液压支柱直接用木支柱替代，但支设时一定要有力；⑦在两组顶梁的保护下，立即架设木垛，并接住前面用单体液压支柱抬住的顶梁；⑧为提高木垛的稳定性，在架设木垛的过程中，随木垛的架设，不断用袋装矸石填实木垛中间及周围空间，见图2；⑨木垛架设后，边拆除木垛与帮间的两列单体液压支柱，边用袋装矸石填实木垛与帮间的空间。
4 结语
（1）沿空留巷后留巷内巷道顶帮保留基本完整，留巷长度300m，巷道断面保证在9m2左右，满足留巷作为回风巷断面的要求，同时缩短了2个月巷道掘进时间，缓解了工作面接替紧张局面。
（2）此种简易留巷方案，工作面后方采用木垛+袋装矸石进行留巷，原材料易获取，成本低投入少，有一定成效，为郑州矿区“三软”煤层综放沿空留巷支护技术提供宝贵经验
（3）留巷后由于受矿压的作用，留巷内多处巷道底鼓严重，留巷在使用前需重新进行卧底。
（4）留巷后由于受顶板及采空区侧压力影响，留巷内巷道下帮U型钢腿有部分蜷缩变形严重，在使用前需重新进行扩修。
（5）沿空留巷的顶板下沉量与巷道宽度成正比，靠采空区的顶板下沉量比靠煤壁处的顶板下沉量要大一倍左右，直接顶明显地向采空区倾斜，倾斜度一般在4-7°。
（6）留巷期间的通风问题解决需要采取边界上山的回风方式。
参考文献
[1] 钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M]，徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[2] 陈炎光，钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制[M]，徐州：中国矿业大学出版社，1994.
[3] 阚甲广.典型顶板条件沿空留巷围岩结构分析及控制技术[D]，徐州：中国矿业大学出版社，2010.
[4] 钱鸣高，谬协兴，许家林等，岩层控制的关键层理论[M]，徐州：中国矿业大学出版社，2000.
作者简介：王建伟（1969—），男，河南新密人，工程師，1991年毕业于焦作煤校，现任白坪煤业总工程师