沿空留巷技术在金凤煤矿的探索应用

张 兵 王克权

（神华宁夏煤业集团金凤煤矿，宁夏盐池751504）

摘要 柔模混凝土沿空留巷技术在全国各个矿区已成功运用多年，多种地质条件下的110工法也已成功在全国20多个矿区进行了推广应用，均取得了显著的经济效益和社会效益。然而，无论是采用柔模混凝土沿空留巷技术还是110工法留巷技术，均不同程度存在漏风、劳动强度大、周转材料折损严重等问题。金凤煤矿采用线性切顶柔模混凝土沿空留巷技术，将柔模混凝土沿空留巷技术与110工法留巷技术相结合，有效解决了以上技术难题，使沿空留巷技术体系进一步得到完善。

关键词 沿空留巷 柔模混凝土沿空留巷110工法

1矿井概况

金凤煤矿井田内主要含煤地层为侏罗纪中统延安组，共含煤18层，煤层总厚度平均25.2 m，其中可采集局部可采煤层13层，主要可采煤层8层：二、三、四、八、十二、十三、十五、十八煤。煤层厚度在1.39～4.42 m，煤种为不黏煤，发热量为17.28～32.03 MJ/kg。

金凤煤矿井田地质储量576.46 Mt，可采储量320.36 Mt。目前，开采井田中部一分区资源，以1个12煤薄煤层综采工作面和1个18煤厚煤层综采工作面形成配采关系，保障矿井4.0 Mt/a的生产能力。矿井服务年限53.6年。

2柔模混凝土沿空留巷技术特点及金凤煤矿应用

2.1柔模混凝土沿空留巷技术特点

柔模混凝土沿空留巷是指工作面采煤后，沿采空区边缘采用柔模泵注混凝土浇筑墙体的技术手段，将上一区段的顺槽加强支护，留出一条巷道，供下个区段使用。可以最大限度回收资源，避免煤体损失，减少巷道掘进量，缓解采掘接续。经过多年的实践证明，混凝土墙体虽然周转材料用量大，但该方法适应性强，承载力高，能够形成足够的切顶强度，安全可靠。但是，柔模泵注混凝土浇筑墙体时，需将采空区侧单体支柱替换成木支柱，受侧压影响浇筑时墙体厚度不均匀，支护强度减弱。同时，柔模袋与柔模袋之间存在缝隙，存在漏风现象。

2.2金凤煤矿应用

2012年至2017年，金凤煤矿运用柔模混凝土沿空留巷技术，先后在011802工作面回风巷、011803工作面带式输送机巷、011805工作面带式输送机巷、011807工作面带式输送机巷、011205工作面带式输送机巷、011810工作面带式输送机巷成功留巷，18#煤层累计留巷5900 m,12#煤层1142 m。共计多回收煤炭124.9万t，减少巷道掘进量12 114 m，创造经济价值5.22亿元。

3 110工法技术特点及金凤煤矿应用

3.1 110工法技术特点

切顶卸压自动成巷技术简称“110工法”，是指：回采一个工作面，只需掘进一条顺槽巷道，另一条顺槽巷道采用切顶预裂工艺自动形成，供下个区段使用切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术能够将顶板按设计位置切落。切断顶板的应力传递，能够使回采巷道自动形成巷道，供下一工作面使用，并使其处于卸压区，解除了高应力环境的威胁。该技术具有以下特点：

（1）消除邻近工作面煤体上方应力集中：切顶卸压自动成巷技术通过双向聚能爆破技术对巷道顶板及上覆岩层进行定向切割，使采空区顶板与巷道顶板分离，切断两者之间的应力传播途径，使两者有独立的变形特征。

（2）控制采空区顶板垮落：改变以往顶板自然无序垮落状态，使采空区顶板按照设定轨迹有序垮落，形成巷道一帮，变害为利。

（3）减小采掘比：变传统“一面两巷”采掘方式为“一面一巷”，利用切落的岩体作为巷道一帮，减小采掘比，降低工人劳动强度、降低造价、提高生产效率。

（4）实现无煤柱开采：切顶卸压自动成巷技术能完全实现无煤柱开采，避免留设煤柱引发的冲击地压、瓦斯突出、煤层自燃等灾害，从而大大降低工作面灾害发生概率；同时避免留设煤柱造成的资源浪费，提高资源回收率。

3.2金凤煤矿应用

2017年3月，金凤煤矿联合中国矿业大学（北京）、深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，顺利完成011810工作面机巷550 m倾斜厚煤层切顶卸压自动成巷工程。节约煤柱损失7.1万吨，少掘进巷道550 m。去除完全成本，创造经济效益910.9万元，填补了国内倾斜厚煤层“110工法”开采技术应用的空白。目前，多种地质条件下的110工法已成功在全国20多个矿区进行推广应用，均取得显著的经济效益和社会效益。但是，采用该技术时，预裂爆破切缝效果不好把控，挡矸U型钢使用量大，劳动强度大，留巷后，局部帮部受侧压影响，挡矸U型钢腿被挤压倾斜，单体支柱被挤压折断。

4金凤煤矿沿空留巷技术推广应用

2012年至2018年，金凤煤矿采用柔模混凝土沿空留巷及110工法技术共计留巷7852 m，减少巷道掘进工程量13136 m，节约煤柱损失132万吨，有效地缓解了矿井采掘接续，确保矿井持续均衡生产。

然而，采用以上两种工艺留巷，都不同程度存在这样或者那样的问题。为解决这些难题，金凤煤矿采用线性切顶柔模混凝土沿空留巷技术，将柔模混凝土沿空留巷技术与110工法留巷技术相结合，具体施工步骤如下：

（1）补强恒阻锚索施工：所留巷道除受本工作面回采动压影响，还要经历下一工作面回采时的动压影响。为使所留巷道不出现冒顶、沿巷内切顶现象，需在留巷前对留巷段巷道进行补强支护，如图1所示。

（2）切顶爆破孔施工：炮眼距巷帮200 mm，眼距500 mm；钻头直径为Φ46 mm；孔深10 m，沿工作面倾向与巷道顶板成85°夹角，炮眼在工作面开采前一次施工完毕。

（3）预裂爆破，形成线性切缝线：工作面开采前，对切顶孔进行定向爆破，预裂切缝，形成切顶卸压预裂切缝线。

图1恒阻锚索补强支护

（4）防冲自移式挡矸：依据需要，设计制作架后自移式挡矸设备，随端头架前移，跟随端头支架形成挡矸空间。在现场取得了较好的效果，不仅为工人作业提供了安全空间，同时对切落矸石形成有效阻隔作用。

（5）浇筑空间支护及滞后支护：浇筑空间采用悬挑π型钢梁进行支护，π型钢梁长2200 mm，置于柔模墙1200 mm，一梁三柱，悬挑1000 mm, π型钢梁排距1000 mm；滞后支护采用3800 mmπ型钢梁，一梁三柱支护，棚距1000 mm。

（6）柔模墙体浇筑：巷旁挡矸支护采用柔模混凝土支护，柔模混凝土连续墙浇注于巷内，留巷净宽4200 mm，柔模混凝土墙厚1000 mm，置于巷道上帮，高度随采高调整，如图2所示。

图2线型切顶柔模混凝土成巷

5与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

为说明线性切顶混凝土沿空留巷技术特点，将传统121工法、充填采煤法、110工法、线性切顶混凝土沿空留巷技术各自的主要特点列于表1、表2中。

表1充填采煤法、110工法、线性切顶混凝土沿空留巷技术比较

表2长壁开采121工法、充填采煤法、110工法、线性切顶混凝土沿空留巷技术比较

由表1，表2中可以看出，相比于其他开采方法，长壁开采线性切顶混凝土沿空留巷技术在安全性与经济效益方面均能取得较好的效果。

6结论

金凤煤矿线性切顶柔模混凝土沿空留巷技术将柔模混凝土沿空留巷技术与切顶卸压自动成巷技术相融合，解决了沿空留巷遗留的漏风问题，解决了采用U型钢挡矸导致劳动强度大的问题，解决了留巷帮部受侧压影响，周转材料损耗大的问题，消除了临近工作面煤体上方应力集中，控制了采空区顶板垮落。两项技术的成功结合，探索出一条新的无煤柱开采的沿空留巷道路，使沿空留巷技术体系得到进一步完善。

参考文献

［1］孙恒虎，赵炳利．沿空留巷的理论与实践［M］．北京：煤炭工业出版社，1993.

［2］宋振骐，崔增娣，夏洪春，等．无煤柱矸石充填绿色安全高效开采模式及其工程理论基础研究［J］．煤炭学报，2010,35（5）:705-710.

［3］陈勇，柏建彪，王襄禹等．沿空留巷巷内支护技术研究与应用［J］．煤炭学报，2012,37（6）:903-910.

［4］张国锋，何满潮，俞学平，等．白皎矿保护层沿空切顶成巷无煤柱开采技术研究［J］．采矿与安全工程学报，2011（04）:511-516.

［5］杨汉宏，薛二龙，罗文，等．神华集团切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术的应用［J］．煤炭科技，2015 （3）:1-3.

作者简介

张 兵，采矿工程高级工程师，1996年毕业于中国矿业大学，现任神华宁夏煤业集团金凤煤矿矿长。