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摘要：文章基于康城煤矿1904运巷（1905付巷）和1905运巷（1906运巷）顶底板地质条件，分析与之相适应的沿空留巷施工技术及生产工艺，明确各项技术参数，并通过生产实践验证该技术的可行性。
关键词：坚硬顶板大断面 沿空留巷
1 定题依据
康城煤矿是一个近60年开采历史的老矿井，主采煤层为2#煤，2005年2#煤采区结束，后又对井田北部埋藏较浅的9#煤层进行了开采，但随着矿井的逐年开采，煤炭资源的日益枯竭，矿井已到收尾阶段。为了解决下组煤地区采掘衔接紧张，掘进任务重的问题，该矿决定在下组煤190采区1904面、1905面回采时在运巷应用沿空留巷技术。
2 研究方法及内容
2.1 沿空留巷地质条件
①1904运巷（1905付巷）顶底板情况。1904运巷（1905付巷）直接顶板正常为灰黑色粉砂岩及其上8号煤，平均厚度2.0m，局部有下架灰岩，工作面北部及南部受火成岩侵入影响，煤层顶板相变为火成岩。北部煤层受火成岩侵蚀比较严重，煤层变薄，局部将煤层全部吞蚀，火成岩厚度2.0～7.0m，平均厚度4.0m；运巷南部揭露火成岩厚度6.0m左右。老顶为大青灰岩，深灰色，厚层状，岩溶裂隙发育，含水性好，为主要含水层，目前已基本疏干，局部仍有裂隙水，层厚4.65～7.4m，平均5.0m。直接底板为铝土质泥岩，浅灰色，较松软，具水平层理，平均10.0m。老底为H1火成岩，灰色，裂隙发育，含水性好，本区一般分上下两层，上层厚35m左右，下层厚38.4m左右，中间夹一层粉砂岩，厚度11.0m左右，此层不稳定，局部可能缺失，上下火成岩合为一层。②1905运巷（1906运巷）顶底板情况。1905运巷（1906运巷）直接顶板正常为灰黑色粉砂岩及其上8号煤，平均厚度2.8m，局部有下架灰岩。下架灰岩，含泥质，不纯，层厚0～0.7m；粉砂岩，泥质成分较高，具水平层理，裂隙发育，层厚1.3～2.1m，平均2.0m；8号煤：灰黑色，含透镜状夹矸，岩性为灰黑色粉砂岩，层厚0.7～1.0m，平均0.8m；工作面北部及南部受火成岩侵入影响，煤层顶板相变为火成岩，此区火成岩侵入煤层形式主要从煤层顶板侵入，工作面南部有火成岩侵入煤层情况，但对煤层影响较小，火成岩厚度0～7.0m，平均4.0m。老顶与1904运巷老顶情况一致。直接底板平均层厚10.0m，此层不稳定，局部变薄。老底情况与1904运巷老底情况一致。
2.2 沿空留巷施工技术及生产工艺
2.2.1 充填泵站位置及充填工艺选择。1904工作面及1905工作面巷旁充填均在工作面运巷中进行。由于其中铺设有胶带输送机等大型设备，充填泵站难以布置其中。经过实地考察决定，将充填泵站可布置在1903联巷处。选用长距离水力泵送充填工艺。
2.2.2 充填泵站拌料。该矿使用的高水材料是由中国矿业大学研制的ZKD型高水速凝充填材料。该材料由甲料、乙料两种组分构成。甲、乙料以重量比1：1配合使用。甲、乙料分别在1#、2#搅拌桶和3#、4#搅拌桶中搅拌。当1#、3#搅拌桶给充填泵供料浆时，2#、4#搅拌桶应加水上料并搅拌。而当2#、4#搅拌桶给充填泵供料浆时，1#、3#搅拌桶开始加水上料搅拌。两对搅拌桶交替工作，保证持续供液，直到完成充填工作。
2.2.3 充填体框架的打设
为使充填袋内混合浆体按要求凝固成形，需用充填框架进行控制。将充填框架加工成基础框架与调节框架两部分，在充填过程中随着充填袋内浆体液面的增高而逐渐架设。
①基础框架包括巷道侧挡板、采空侧挡板与前挡板三部分。基础框架主要由5#角钢与8#铁丝焊接而成，上下块网架的连接不需要用螺栓，前挡板与两侧挡板只需用螺栓或金属丝简单连接即可。基础框架设计成12个高为800mm与12个高为500mm，长度分别为2m（前档模板，两块对接使用）与3.1m（两侧模板）两种规格的基础模板。②调节模板由40mm厚的木质板材加工而成，每一个采空侧、巷道侧与前侧调节木质模板的长度与基础框架一致。调节模板设计成5个高300mm、5个高200mm与5个高为100mm，长度分别为2m、3.1m两种规格的调节模板。
2.2.4 沿空留巷充填袋规格及布置
①沿空留巷充填袋规格。通过工程类比确定出巷旁充填体断面形状以梯形为好。充填袋规格有3m×2m×3m和2m×2m×3m两种。②充填体锚栓加固。在充填体中置入锚栓以约束充填体的横向变形，提高充填体整体支护性能。在每个充填袋布置三排9个锚栓，锚栓间距1000mm×800mm，采用φ20mm的圆钢制作，托盘规格为100mm×100mm×10mm，最上面一排锚栓在巷道侧距顶板约500mm，下面锚栓距底板高度自动调整，充填袋两侧用采用三排长2.1m梯子梁沿走向进行加固。
■
锚栓结构示意图
③沿空留巷充填袋的布置。1904运巷（1905付巷）及1905运巷（1906运巷），巷道原断面规格为4m×2.5m，采用锚网梁+锚索支护，经过沿空留巷后要求巷道规格为3m×2.5m，根据工作面运巷断面与原巷内支护方式，将充填体一半置于采空区，一半留在巷道内，留巷宽度3m。
2.3 参数优化
2.3.1 科学选择充填料浓度配比。经过试验对比最终研究决定1905工作面沿空留巷选择充填料配比为水：灰=1.6：1。
2.3.2 巷道支护优化技术。由于1904运巷（1905付巷）在前期沿空留巷段，下帮煤壁经常出现片帮破网，锚杆被拉出等现象，造成支护效果不好，后期通过对原巷道加固和留巷段补强措施，保证大断面沿空留巷的目的。
①在工作面开采前，先对需沿空留巷段巷道下帮煤壁进行加固，在原巷道支护基础上，采用规格为φ15.24mm，长3.5m锚索，在运巷下帮煤壁侧交叉打两排锚索进行加固，间排距为1.6m×1.0m，经过现场观测和数据分析对比，在前期没有加固的巷道变形量明显，而加固后，巷道变形量不大。②为了增强沿空留巷段巷道的支护强度，保证巷道规格，该矿在沿空留巷段巷道上下帮，各打了一排铰接顶梁进行巷道补强支护，并且定期观测，发现有漏液或失效点柱及时更改。
2.3.3 充填体支护优化技术。为加固充填体，以达到留巷要求，在充填体满足强度要求的前提下，还需要使其在横向方向取得稳定，即要求所构筑的巷旁充填体不仅应有足够的支护强度，而且还应有足够的横向抗变形能力。在1904运巷（1905付巷）沿空留巷过程中，在每个充填袋布置三排9个锚栓，充填袋两侧用采用三排长2.1m梯子梁沿纵、横向十字交叉对充填体进行加固。
经过后期的现场观测充填体的变形情况发现，充填体的抗横向抗变形能力较高，通过技术优化在每个充填包两侧用三排梯子梁沿走向进行加固，便可以达到抗横向变形效果。
2.4 沿空留巷段巷道监测技术。巷道移近量观测，主要观测巷道顶底板位移、两帮移近量及帮底移近量；采用十字布点法布点，进行巷道变形的监测，采用钢尺量取数值，填入设计的专用表格，注明观测时间、测区测点号、测量人，作为原始资料留存备用。
3 主要技术关键及创新点
①优化了充填体的结果参数，提高了充填体强度，满足了大断面沿空留巷支护要求，降低了沿空留巷成本。②采取对原巷道下帮超前补打帮锚索补强支护及工作面下端头铺设顶网措施，保证了留巷效果及施工安全。③沿空留巷监测技术的应用，为优化沿空留巷技术参数提供了依据。
4 实践应用情况
坚硬顶板大断面沿空留巷技术在下组煤190采区的成功应用，解决了矿井衔接紧张问题，提高了矿井资源回收率，保证了工作面开采的连续性。1904运巷（1905付巷）沿空留巷自2012年12月份开始到2013年4月份结束，1905运巷（1906运巷）沿空留巷自2013年6月份开始到2013年8月份结束，在开采过程中，通过充填料配比选择、改变搅拌机驱动系统、巷道加固等技术手段，保证了沿空留巷期间的安全生产，创造了可观的社会效益和经济效益，在条件类似的矿井具有广泛的推广应用前景。
参考文献：
[1]武文胜.沿空留巷技术的应用[J].煤炭技术，2009（07）.
[2]徐广慧.综采沿空留巷联合支护技术[J].中小企业管理与科技（上半月），2008（03）.
[3]范爱文，王道宗，赵鹏.薄煤层沿空留巷矿压观测显现规律研究[J].价值工程，2013（18）.
关键词：坚硬顶板大断面 沿空留巷
1 定题依据
康城煤矿是一个近60年开采历史的老矿井，主采煤层为2#煤，2005年2#煤采区结束，后又对井田北部埋藏较浅的9#煤层进行了开采，但随着矿井的逐年开采，煤炭资源的日益枯竭，矿井已到收尾阶段。为了解决下组煤地区采掘衔接紧张，掘进任务重的问题，该矿决定在下组煤190采区1904面、1905面回采时在运巷应用沿空留巷技术。
2 研究方法及内容
2.1 沿空留巷地质条件
①1904运巷（1905付巷）顶底板情况。1904运巷（1905付巷）直接顶板正常为灰黑色粉砂岩及其上8号煤，平均厚度2.0m，局部有下架灰岩，工作面北部及南部受火成岩侵入影响，煤层顶板相变为火成岩。北部煤层受火成岩侵蚀比较严重，煤层变薄，局部将煤层全部吞蚀，火成岩厚度2.0～7.0m，平均厚度4.0m；运巷南部揭露火成岩厚度6.0m左右。老顶为大青灰岩，深灰色，厚层状，岩溶裂隙发育，含水性好，为主要含水层，目前已基本疏干，局部仍有裂隙水，层厚4.65～7.4m，平均5.0m。直接底板为铝土质泥岩，浅灰色，较松软，具水平层理，平均10.0m。老底为H1火成岩，灰色，裂隙发育，含水性好，本区一般分上下两层，上层厚35m左右，下层厚38.4m左右，中间夹一层粉砂岩，厚度11.0m左右，此层不稳定，局部可能缺失，上下火成岩合为一层。②1905运巷（1906运巷）顶底板情况。1905运巷（1906运巷）直接顶板正常为灰黑色粉砂岩及其上8号煤，平均厚度2.8m，局部有下架灰岩。下架灰岩，含泥质，不纯，层厚0～0.7m；粉砂岩，泥质成分较高，具水平层理，裂隙发育，层厚1.3～2.1m，平均2.0m；8号煤：灰黑色，含透镜状夹矸，岩性为灰黑色粉砂岩，层厚0.7～1.0m，平均0.8m；工作面北部及南部受火成岩侵入影响，煤层顶板相变为火成岩，此区火成岩侵入煤层形式主要从煤层顶板侵入，工作面南部有火成岩侵入煤层情况，但对煤层影响较小，火成岩厚度0～7.0m，平均4.0m。老顶与1904运巷老顶情况一致。直接底板平均层厚10.0m，此层不稳定，局部变薄。老底情况与1904运巷老底情况一致。
2.2 沿空留巷施工技术及生产工艺
2.2.1 充填泵站位置及充填工艺选择。1904工作面及1905工作面巷旁充填均在工作面运巷中进行。由于其中铺设有胶带输送机等大型设备，充填泵站难以布置其中。经过实地考察决定，将充填泵站可布置在1903联巷处。选用长距离水力泵送充填工艺。
2.2.2 充填泵站拌料。该矿使用的高水材料是由中国矿业大学研制的ZKD型高水速凝充填材料。该材料由甲料、乙料两种组分构成。甲、乙料以重量比1：1配合使用。甲、乙料分别在1#、2#搅拌桶和3#、4#搅拌桶中搅拌。当1#、3#搅拌桶给充填泵供料浆时，2#、4#搅拌桶应加水上料并搅拌。而当2#、4#搅拌桶给充填泵供料浆时，1#、3#搅拌桶开始加水上料搅拌。两对搅拌桶交替工作，保证持续供液，直到完成充填工作。
2.2.3 充填体框架的打设
为使充填袋内混合浆体按要求凝固成形，需用充填框架进行控制。将充填框架加工成基础框架与调节框架两部分，在充填过程中随着充填袋内浆体液面的增高而逐渐架设。
①基础框架包括巷道侧挡板、采空侧挡板与前挡板三部分。基础框架主要由5#角钢与8#铁丝焊接而成，上下块网架的连接不需要用螺栓，前挡板与两侧挡板只需用螺栓或金属丝简单连接即可。基础框架设计成12个高为800mm与12个高为500mm，长度分别为2m（前档模板，两块对接使用）与3.1m（两侧模板）两种规格的基础模板。②调节模板由40mm厚的木质板材加工而成，每一个采空侧、巷道侧与前侧调节木质模板的长度与基础框架一致。调节模板设计成5个高300mm、5个高200mm与5个高为100mm，长度分别为2m、3.1m两种规格的调节模板。
2.2.4 沿空留巷充填袋规格及布置
①沿空留巷充填袋规格。通过工程类比确定出巷旁充填体断面形状以梯形为好。充填袋规格有3m×2m×3m和2m×2m×3m两种。②充填体锚栓加固。在充填体中置入锚栓以约束充填体的横向变形，提高充填体整体支护性能。在每个充填袋布置三排9个锚栓，锚栓间距1000mm×800mm，采用φ20mm的圆钢制作，托盘规格为100mm×100mm×10mm，最上面一排锚栓在巷道侧距顶板约500mm，下面锚栓距底板高度自动调整，充填袋两侧用采用三排长2.1m梯子梁沿走向进行加固。
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锚栓结构示意图
③沿空留巷充填袋的布置。1904运巷（1905付巷）及1905运巷（1906运巷），巷道原断面规格为4m×2.5m，采用锚网梁+锚索支护，经过沿空留巷后要求巷道规格为3m×2.5m，根据工作面运巷断面与原巷内支护方式，将充填体一半置于采空区，一半留在巷道内，留巷宽度3m。
2.3 参数优化
2.3.1 科学选择充填料浓度配比。经过试验对比最终研究决定1905工作面沿空留巷选择充填料配比为水：灰=1.6：1。
2.3.2 巷道支护优化技术。由于1904运巷（1905付巷）在前期沿空留巷段，下帮煤壁经常出现片帮破网，锚杆被拉出等现象，造成支护效果不好，后期通过对原巷道加固和留巷段补强措施，保证大断面沿空留巷的目的。
①在工作面开采前，先对需沿空留巷段巷道下帮煤壁进行加固，在原巷道支护基础上，采用规格为φ15.24mm，长3.5m锚索，在运巷下帮煤壁侧交叉打两排锚索进行加固，间排距为1.6m×1.0m，经过现场观测和数据分析对比，在前期没有加固的巷道变形量明显，而加固后，巷道变形量不大。②为了增强沿空留巷段巷道的支护强度，保证巷道规格，该矿在沿空留巷段巷道上下帮，各打了一排铰接顶梁进行巷道补强支护，并且定期观测，发现有漏液或失效点柱及时更改。
2.3.3 充填体支护优化技术。为加固充填体，以达到留巷要求，在充填体满足强度要求的前提下，还需要使其在横向方向取得稳定，即要求所构筑的巷旁充填体不仅应有足够的支护强度，而且还应有足够的横向抗变形能力。在1904运巷（1905付巷）沿空留巷过程中，在每个充填袋布置三排9个锚栓，充填袋两侧用采用三排长2.1m梯子梁沿纵、横向十字交叉对充填体进行加固。
经过后期的现场观测充填体的变形情况发现，充填体的抗横向抗变形能力较高，通过技术优化在每个充填包两侧用三排梯子梁沿走向进行加固，便可以达到抗横向变形效果。
2.4 沿空留巷段巷道监测技术。巷道移近量观测，主要观测巷道顶底板位移、两帮移近量及帮底移近量；采用十字布点法布点，进行巷道变形的监测，采用钢尺量取数值，填入设计的专用表格，注明观测时间、测区测点号、测量人，作为原始资料留存备用。
3 主要技术关键及创新点
①优化了充填体的结果参数，提高了充填体强度，满足了大断面沿空留巷支护要求，降低了沿空留巷成本。②采取对原巷道下帮超前补打帮锚索补强支护及工作面下端头铺设顶网措施，保证了留巷效果及施工安全。③沿空留巷监测技术的应用，为优化沿空留巷技术参数提供了依据。
4 实践应用情况
坚硬顶板大断面沿空留巷技术在下组煤190采区的成功应用，解决了矿井衔接紧张问题，提高了矿井资源回收率，保证了工作面开采的连续性。1904运巷（1905付巷）沿空留巷自2012年12月份开始到2013年4月份结束，1905运巷（1906运巷）沿空留巷自2013年6月份开始到2013年8月份结束，在开采过程中，通过充填料配比选择、改变搅拌机驱动系统、巷道加固等技术手段，保证了沿空留巷期间的安全生产，创造了可观的社会效益和经济效益，在条件类似的矿井具有广泛的推广应用前景。
参考文献：
[1]武文胜.沿空留巷技术的应用[J].煤炭技术，2009（07）.
[2]徐广慧.综采沿空留巷联合支护技术[J].中小企业管理与科技（上半月），2008（03）.
[3]范爱文，王道宗，赵鹏.薄煤层沿空留巷矿压观测显现规律研究[J].价值工程，2013（18）.