南岭煤业无巷旁充填体沿空留巷技术应用研究_杨国平(1).pdf

南岭煤业无巷旁充填体沿空留巷技术应用研究 杨 国 平 （阳煤集团南岭煤业有限责任公司 ，山西 阳泉 045000 ） 摘要 为解决南岭煤业矿井采掘接替紧张的难题， 提高工作面煤炭采出率、 巷道利用率， 设计在该 矿的 5212 工作面进行无巷旁充填体沿空留巷技术应用实践， 对其具体的留巷支护方案和参数进行设 计研究， 通过现场应用和围岩位移观测得知， 5212 轨道运输顺槽最终成功留巷长度达 640m， 占整个 留巷长度的 86.5， 使该矿减少了三个掘进工作面， 消除了区段煤柱， 使每个工作面多采出 12.45t 煤 炭资源， 取得了良好的应用效果。 关键词 沿空留巷 ； 无煤柱 ； 巷道支护 ； 矿压观测 中图分类号 TD353文献标志码 A文章编号 1009-0797 （2019 ） 06-0025-04 Application research on roadway retention technology of roadless side filling body along gob in nanling coal mine YANG Guoping （Yang Coal Group nanling Coal Industry Co., Ltd. ， Shanxi Yangquan 045000 ） Abstract To solve the problem of LAN nanling coal mine mining to replace tension, improve the working face coal recovery rate and uti- lization rate of roadway, design in the mine 5212 working face of no technology for filling body along the lane, the specific support plan and parameters for design of the study, through field application and the surrounding rock displacement observation, 5212 rail transport gateway eventually successful left lane length of 640 m, accounted for 86.5 of the entire left lane length, reduce the mine for three tun- neling faces, eliminates the segment each working face coal pillar produced 12.45 t of the coal resources, has obtained the good application effect. Keywords Gob roadway;Without coal pillar;Roadway support;Mine pressure observation 1工程概况 阳煤集团南陵煤业有限公司现阶段正在进行 5 煤 层 的 采 掘 工 作 ， 5 煤 层 厚 度 一 般 在 1.32.0m～2.96m， 平均厚度 2.25m， 煤层变异系数为 12.4％，可采指数为 1，煤层倾角 1～22，平均 6。即将进入回采阶段 5212 综采工作面处于 5 煤层一水平二采区。 工作面标高为 802m～864m。 工作面走向长度为 740m，采长为 174m，面积为 113952.6m2。 该工作面西部为北翼系统大巷， 南部为 5210 工作面正在回采， 北部为 5214 综采工作面 （未 掘） ， 具体的巷道布置及位置详情如图 1 所示。工作 面上部存在 2 煤调查采空区、 2206 综采工作面 （还 未回采） 。该工作面位于羊圈村东北部， 工业广场西 北部。距离北部矿界 245m。地面标高为 1120～ 1260m， 工作面盖山厚度为 270～400m， 整体地势 为西高东低的斜坡地形。南陵煤业 5 煤层工作面 采掘布置留设 20m 的区段煤柱， 回采巷道在本工作 面回采完毕后即废弃， 造成了工作面采出率和巷道 利用率低， 矿井采掘接替紧张的问题， 由于 5 煤层 采高较小，并且目前巷道围岩控制技术的成熟[1～2]， 为提高工作面采出率、 巷道利用率， 设计在 5212 工 作面应用无巷旁充填体沿空留巷技术，将 5212 轨 道运输顺槽保留下来为 5214 工作面所用。 图 15212 工作面回采巷道布置图 25212 轨道运输顺槽掘进支护 南陵煤业 5212 轨道运输顺槽巷道断面为矩 形， 巷道断面为宽高＝42002500mm， 掘进时采 用锚网索进行支护，顶板锚杆规格为 Ф20 2000mm 左旋无纵筋螺纹钢树脂锚杆，锚杆间排距 为 900800mm，锚杆之间通过由直径为 16mm 的 圆钢加工制成钢筋梯子梁进行联结， 靠近两帮的锚 杆向外侧倾斜 15安装， 其余垂直顶板施工， 锚杆 托盘采用与梯子梁配套的 1501438mm 高强度 托盘，金属网片采用由直径 4mm 铁丝制成的经纬 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 25 ChaoXing 网， 锚固剂为一支 MSZ2360 中速树脂药卷， 预紧扭 矩 250N m， 锚 固 力 20t。 顶 板 锚 索 采 规 格 为 Ф17.84250mm 的低松弛预应力钢绞线，采用 “1- 1- 1” 迈步式布置方式， 锚索排距为 2400mm， 锚 固剂采用 MSK2360 、 MSZ2360 树脂锚固剂各一支， 均垂直顶板安装， 安装预紧力不小于 80kN。 两帮支护锚杆采用 Ф182000mm 全螺纹左旋 等强锚杆， 锚杆间排距为 7001000mm， 同排锚杆 间通过 GRT- M4 钢带联结，钢带尺寸长宽厚 42001734mm，锚杆托盘采用与钢带配套的 1501438mm 高强度托盘， 金属网片采用由直径 4mm 铁丝制成的经纬网， 锚固剂为一支 MSZ2360 中 速锚固剂， 每排四根锚杆均垂直煤壁安装， 最下部 一排锚杆距离底板 200mm，金属网片采用 8 勾花 式菱形金属网，网片规格长度宽度 2700 1200mm，网片之间搭接宽度不小于 100mm，并用 10 铁丝进行绑扎。 （a）5212 轨道运输顺槽掘进支护断面图 （b）顶板 图 25212 轨道运输顺槽掘进支护方案 35212 轨道运输顺槽采前加固 南岭煤业 5212 工作面回采前对 5212 轨道运输 顺槽进行加固，顶板加固采用单体锚索和锚索梁， ①在顶板巷道中心线对应的位置， 两排锚杆之间补 打一根直径为 17.8mm，长度为 4250mm 的单体锚 索， 锚索托盘采用边长 300mm、 厚度为 15mm 的方 形 托 盘 ， 锚 固 剂 采 用 MSK2360 快 速 锚 固 剂 和 MSZ2360 中速锚固剂各一支， 安装的预紧力不小于 100kN。 ②在距离两侧巷帮为 400mm 和 680mm 的位 置， 分别布置一道锚索梁， 锚索安装时向外侧倾斜 25左右， 锚索梁采用长度为 2600mm 的 14 槽钢， 锚索间距离为 2100mm，锚索的锚固方式与补强单 体锚索相同。补强后顶板支护详情如图 3 （a ） 所示。 非回采侧 （煤柱侧） 加固形式如图 3 （b） 所示， 锚索采 用规格为 Ф17.84250mm 的低松弛预应力钢绞 线， 锚索梁采用 14 槽钢， 梁长 2.6m， 锚索孔之间间 距为 2.1m， 加鼓形小垫板， 规格 8010010mm， 锚 索均垂直煤壁施工， 靠上的一排锚索梁距离巷道顶 板 500mm， 下部的锚索梁距离巷道底板 1000mm， 每 个锚索梁压三根钢带， 锚固剂采用 MSK2360 快速锚 固剂和 MSZ2360 中速锚固剂各一支， 安装时预紧力 不小于 80kN。 （a）顶板补强支护 （b）非回采帮补强支护 图 35212 轨道运输顺槽采前补强支护 45212 工作面回采期间留巷辅助支撑设计 南岭煤业 5212 轨道运输顺槽留巷期间巷内辅 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 26 ChaoXing 助支护详情如图 4 所示， 在没有巷旁充填体的情况 下进行工作面的回采， 巷道顶板的支撑主要依赖三 排单体液压支柱提供的强力支撑， 单体液压支柱超 前工作面 30m 开始布设， 靠近采空区侧的支柱距采 空区约 450mm， 靠近巷道中心线的支柱距离巷道中 心线 1050mm， 靠近非回采侧煤壁的单体支柱距离巷 道中心线 1000mm， 靠近采空区的单体柱支柱通过十 字铰接顶梁连接， 底部穿复合铁鞋连成一体， 单体支 柱间排距为 600mm， 安装单体液压支柱时要求初撑 力不小于 90kN， 设置 3～5的迎山角。为避免工作 面回采后， 上部垮落破碎的岩石对单体液压支柱进 行冲击、 挤压， 采用工字钢梁配合 1.04.0m 的 8 金属菱形网片的形式进行护帮， 采空区隔离通过在 挡矸网外的巷内侧挂设土工布， 并喷涂 3～5cm 厚的 化学柔性材料防止采空区瓦斯泄露或漏风。 （a）辅助支撑断面图 （b）俯视图 图 45212 工作面回采期间辅助支撑 55212 轨道运输顺槽沿空留巷期间矿压观测 5.15212 轨道运输顺槽在工作面回采前围岩位移 特征 5212 轨道运输顺槽成巷以后，对其全长 740m 进行围岩位移情况的监测， 5212 工作面联络巷为 5212 轨道运输顺槽里程 740m 处。根据现场监测的 数据整理后得到如图 5 所示的结果， 根据巷道围岩 的破碎情况及控制效果可将其进行分类[3～4]， I 类， 正常巷段 巷道顶板完整， 无明显网兜、 片帮， 顶板 无明显下沉； II 类， 围岩轻度破碎巷段 巷道顶板表 明 凹凸不平， 出现网兜、 轻微片帮等现象， 顶板略微 下沉； II 类， 围岩严重破碎巷段 由于断层、 地下水等 因素的影响， 巷道内部表现有台阶， 顶板和两帮锚索 出现拉断脱落的现象， 顶板出现冒顶， 两帮片帮严重。 根据图 5 所示的现场观测结果， 5212 轨道运输顺槽 成巷后 I 类累计长度约为 460m，占总长的 62.2； II 类累计总长度为 240m，占巷道总长的 32.4； III 类 累计总长度约为 40m， 占巷道总长度的 5.4。 由此可 知， 留巷前 5212 轨道运输顺槽围岩稳定性良好。 图 55212 轨道运输顺槽巷道宽高图 5.25212 轨道顺槽留巷中期巷道变形特征 在 5212 工作面推进长度达 400m 时，再次对 5212 轨道运输顺槽围岩的位移情况进行现场勘查， 整理后得到如图 6 所示的结果。根据现场监测结果 可以看出， 采煤工作面后方及超前 60m 范围内围岩 位移量较大， 超前工作面 60m 范围内， 即 5212 轨道 运输顺槽里程 250～310m区段内， 巷道的顶底板相对 移进量为 300～500m之间， 两帮收敛量在 150～200mm 之间， 巷道的高度和宽度整体变化较小， 巷道围岩支 护情况稳定；工作面后方巷道里程 300～700m 区段 内， 围岩的位移量达到最大， 顶底板移近量平均约为 800mm， 两帮相对移近量约为 500mm， 变形较大。至 2018 年 9 月， 5212 工作面回采完毕，留巷后期 5212 轨道运输顺槽围岩位移情况归为 I～II 类的共 600m， 成功留巷长度达 640m， 南岭煤业 5212 工作面无巷旁 充填沿空留巷技术取得了阶段性成功。 （a）巷道高度 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 27 ChaoXing （上接第 24 页 ） 架设前， 要观察顶帮情况， 及时清除悬矸危岩和松动 的煤帮。架设点柱时， 4 人配合作业， 2 人在上面扶且 安装木柱帽， 2 人标齐，点柱扶起后用木楔子在点柱 顶部刹紧， 保证接顶严实， 最后用 12 铁丝捆绑柱头 与顶部钢筋网片相连。架设点柱时， 所有支柱必须成 一排， 支护必须垂直顶板[6]。 4结语 15103 回风顺槽 630～700m 范围采取上述补打 顶板锚索、 煤柱帮锚杆、 架设松木点柱、 挂金属网和喷 射混凝土封闭措施后，工作面回采推过该范围过程 中， 巷道围岩没有出现挂水现象， 混凝土喷层干燥且 没有开裂， 松木点柱没有发生偏斜失效现象， 巷道整 体矿压显现稳定可控，安全顺利通过该特殊地段， 说 明前文采取的加固治理方案科学有效， 可为其他类似 工程难题提供借鉴。 参考文献 [1] 张鸣庆. 三软地质条件下的巷道锚固支护技术研究与应 用[J].山西煤炭,2014,34 （10） 24- 26. 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[4] 李成海,柏建彪.沿空留巷关键块大跨距下充填体参数确 定[J].煤炭工程,2018,50 （11） 38- 42. 作者简介 杨国平 （1989-） ， 阳泉市盂县人， 2012 年毕业于大同煤 炭职业技术学院煤矿开采专业， 助理工程师， 现从事煤矿采 煤技术工作。 （收稿日期 2019- 4- 22） 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 28 ChaoXing