沿空留巷技术在煤矿开采中的应用.pdf

2020 年第 8 期2020 年 8 月 为了提升煤炭资源的回采率，提高煤矿掘进效率， 很多煤矿采用了沿空留巷技术，也称为无煤巷技术。 沿空留巷技术经过多年的发展和应用，施工技术已经 相当成熟。但是，受一些支护因素的影响，沿空留巷 的巷道变形严重，无法保证煤层后续开采的正常使用[1-3]。 因此，必须采用合适的支护技术来解决沿空巷道的变 形问题。本文结合沿空留巷技术的基本原理，探讨了其 存在的主要问题，并结合施工经验给出了一些针对性的 解决方案。下面将围绕这些内容进行论述。 1沿空留巷技术的现状分析 1.1沿空留巷技术的基本原理 通常所说的沿空留巷是指，在工作面回采时采用 相应的支护手段将回采巷道保留下来，作为下个工作 面回采的巷道，如图 1 所示。这种技术可以减少煤柱 的留设量，甚至不留煤柱，一方面可以提升煤炭资源 的回采率，另一方面可以提升工作面的掘进效率。由 于这项技术可以带来巨大的经济效益，国内外都进行 了大量的研究。 由图 1 可知，沿空留巷所保留巷道的一侧靠近采 空区，顶板处于岩层移动区，很容易受到下个工作面 回采时动压的影响。因此，沿空留巷技术成功应用的 关键在于采用合适的巷旁支护系统，使得巷道能承受 住二次动压的影响。为了选取合适的支护方式，需估 计出采动应力，但这是沿空留巷技术实施的难点。此 外，若采空区内的遗煤较多，还需要所采用的支护系统 具有良好的密封性，以减少采空区内瓦斯向巷道中涌入[4]。 图 1沿空留巷技术示意图 由以上分析可知，要有效实施沿空留巷不是一件容 易的事，一方面需要保证支护强度，另一方面还要保证 巷旁支护系统的密封性。然而在实际施工过程中，做到 这两点是相当困难的，这也是目前沿空留巷技术实施时 遇到的困难。 1.2沿空留巷技术应用中存在的问题 虽然沿空留巷技术具有很大的技术优势和经济优 势，但是还存在一些问题，主要表现为支护强度问题和 巷道靠近采空区一侧的密封性问题。下面将对这两方面 的内容进行具体分析。 传统的沿空留巷多是采用一些型钢支架来支护回 采巷道，使回采巷道能够承受一定的采动应力从而保 存下来。但是，这种用支架支护回采巷道的方式只适用 于采动应力比较小的巷道。此外，支架之间不是无缝连 接，很难保证支护巷道的密封性，导致通风时漏风严 重，采空区的瓦斯大量涌出。随着开采深度的增加， 很多矿井都具有较大的瓦斯含量，这种支护方式很难 在深部开采中得到应用。为了使支架支护具有密封性， 收稿日期2020-04-24 作者简介李强，1979年生，男，山西大同人，2014年毕业于中 国矿业大学采矿工程专业，助理工程师。 沿空留巷技术在煤矿开采中的应用 李强 （ 同煤集团大斗沟煤业公司综采一队，山西 大同 037000 ） 摘要 沿空留巷技术是缓解煤矿采掘接替紧张的重要方法之一，在中国很多煤矿得到了应用。经过多年的发展，沿 空留巷的施工技术相当成熟，但仍然存在很多问题。结合沿空留巷技术的基本原理，分析了其实施过程中存在的主要问 题，并提出了一些针对性的措施，以期促进这项技术在煤矿中更有效应用。 关键词 煤矿开采；沿空留巷技术；支护方式 中图分类号 TD353文献标识码 A文章编号 2095-0802-202008-0160-02 Application of Gob-side Entry Retaining Technology in Coal Mining LI Qiang No.1 Team for Fully Mechanized Mining of Dadougou Coal Industry Co., Ltd., Datong Coal Mine Group, Datong 037000, Shanxi, China Abstract Gob-side entry retaining technology is one of the important s to relieve the tension of coal mining replacement, which has been applied in many coal mines in China. After years of development, the construction technology of gob-side entry retaining is quite mature, but there are still many problems. Combined with the basic principle of gob-side entry retaining technology, this paper analyzed the main problems existing in the implementation process, and put forward some targeted measures to promote the more effective application of this technology in coal mines. Key words coal mining; gob-side entry retaining technology; support pattern （总第 179 期） 实践运用 老顶 直接顶 采空区 沿空留巷 沿空留巷巷旁的支护系统 160 2020 年第 8 期2020 年 8 月 有的矿井采用了砌墙法来密闭采空区。虽然这种方法能 解决支架支护的密封性问题，但存在施工效率较差的情 况，主要是建密封墙时需要大量的砖块。 现代沿空留巷多是充填多采空区来支撑巷道顶板， 具体的充填支护情况如图 2 所示。在实际工作中，采 用这种充填支护方式作业容易实现机械化，基本不影 响工作面的回采速度，是一种理想的沿空留巷支护形 式。但是，采用这种充填支护方式，在充填支护中需要 消耗大量的充填材料，而目前的充填材料成本普遍较 高，极大地增加了沿空留巷的成本，使得沿空留巷的经 济性大幅度降低。这也是目前面临的一个重要问题。 图 2沿空留巷充填支护情况 2改善沿空留巷技术的措施分析 2.1采用合适的支护方式加强支护 沿空留巷技术成功应用的关键在于采用加强支护 将巷道保留下来，主要是使巷道在 2 次采动应力下不被 破坏。这就要求采用的加强支护具有较高的支护强度。 一般选用特制的锚杆和梯形钢带进行加强支护。考虑到 回采过程中巷道承受动压的作用变形严重，采用的支架 承受较大的矿山压力，所以，在回采时超前支护的距离 要更远且支护强度更大。在超前支护时，对于沿空留巷 的巷道，采用的单立柱的支护密度应该是平时的 2 倍以 上。与此同时，考虑到巷道顶板在动压的作用下会破碎， 支护时一定要在顶板铺设金属网来保证巷道的安全。 采用充填支护进行沿空留巷支护时，一定要控制 施工效率和经济成本。充填时，需要考虑到充填体成 型的强度和时间。若充填材料在成型前未达到理想的 支护强度，则容易导致巷道严重变形，沿空留巷失败。 由于充填材料的成本普遍较高，为了控制成本，一定 要提前确定采空区的充填宽度[5]。 2.2要做好瓦斯事故预防工作 沿空留巷技术保留的巷道一侧靠近采空区，需要 预防采空区内瓦斯涌出而引发的瓦斯积聚问题。在采 空区中，存在大量的遗煤，若巷道密封不严，则大量 的空气会进入采空区中导致遗煤自燃，这会产生大量 的有毒有害气体。此外，还会使得巷道严重漏风，导 致通风的局部阻力增加。 随着社会经济的快速发展，中国已经进入深部矿 井开采时代，煤层中的瓦斯含量普遍增高，预防沿空 留巷瓦斯涌出越来越重要。要做好瓦斯的治理应该从 以下几个方面出发a 完善沿空留巷的管理机制，对 巷道中的瓦斯进行科学管控，主要是监测巷道风流中 一些关键气体浓度的变化，一旦有异常情况，要及时 处理。b 做好巷道靠近采空区一侧的密封工作，采用 传统支护方式时，需要对密封墙浇筑混凝土，以更好 地密闭；而采用现代支护方式时，需要做好充填体的切 顶工作。c 做好巷道的局部通风工作。考虑到沿空留巷 巷道断面在矿山压力的作用下会变小，需要对这段巷道 加大风量以改变通风状况，加快巷道内瓦斯的排出。对 于瓦斯灾害，应该以预防为主，让每个工作人员都认 识到瓦斯防治的重要性，自觉遵守相关政策和法规。 2.3采用合适的沿空留巷技术方案 中国煤炭资源分布广泛，各个矿区的地质条件有 很大的不同。这就要求在沿空留巷时，根据煤矿的实 际情况选择合适的沿空留巷参数，从而保证沿空留巷 的成功。在沿空留巷时，应该首先考虑巷道的压力和 回采时巷道承受的动压，然后根据巷道所受的压力情 况选择合适的支护方式，最后需要确定沿空留巷的具 体施工方案。考虑到工作面回采过程中的动压难以确 定，可以采用数值模拟方法来计算动压不同时巷道的 变形情况，从而选择合理的支护参数。 3结语 沿空留巷技术是缓解煤矿采掘接替紧张的重要方 法之一，在中国很多煤矿得到了应用。通常所说的沿 空留巷是指在工作面回采时采用相应的支护手段将回 采巷道保留下来，作为下个工作面回采的巷道。这种 技术可以减少煤柱的留设量，甚至不留煤柱，一方面 可以提升煤炭资源的回采率，另一方面可以提升工作 面的掘进效率。虽然沿空留巷技术有很大的技术优势 和经济优势，但是还存在一些问题，主要表现为支护 强度问题和巷道靠近采空区一侧的密封性问题。沿空 留巷技术成功的关键在于采用加强支护将巷道保留下 来，主要是使巷道在 2 次采动应力下不被破坏。这就 要求采用的加强支护具有较高的支护强度。沿空留巷 技术保留的巷道一侧靠近采空区，需要预防采空区内 瓦斯的涌出，防止出现瓦斯积聚的情况。中国煤炭资 源分布广泛，各个矿区的地质条件有很大的不同。这 就要求根据煤矿的实际情况选择合适的沿空留巷参数， 从而保证沿空留巷的成功。 参考文献 ［1］ 苏博.沿空留巷技术在煤矿开采中的应用 ［J］ .石化技术， 2020， 271 248. ［2］ 殷晓磊.沿空留巷技术在煤矿开采中的应用 ［J］ .石化技术， 2020， 271 265-266. ［3］ 管洲.沿空留巷技术在煤矿综采中的应用研究 ［J］ .矿业装备， 20196 92-93. ［4］ 王朋卫， 康沛.煤矿开采中沿空留巷技术的应用研究 ［J］ .能源 与节能， 201911 155-156. ［5］ 李晓鹏.沿空留巷技术在煤矿开采中的应用研究 ［J］ .内蒙古 煤炭经济， 201917 185. （ 责任编辑白洁 ） 高水充填材料支护体 李强 沿空留巷技术在煤矿开采中的应用 161