沿空留巷技术在煤矿开采中的应用

沿空留巷技术在煤矿开采中的应用

雷富翔

家能源集团神东锦界煤矿，陕西省榆林市神木市719319

摘要：随着煤炭生产向深部拓展，传统支护手段在面对复杂条件时表现出明显的不足，如支护效能的不匹配和支护强度的不足。这些挑战在沿空留巷的支护实践中尤为突出，对综合采煤工作面的顺畅运行造成了严重影响。本篇文章着重探讨了综合采煤工作面沿空留巷在支护技术应用上所面临的难题及其成因，并对巷旁支护和巷内支护技术进行了深度剖析。

关键词：沿空留巷技术；煤矿开采

引言

在煤炭工业的运营过程中，如何妥善处理采空区一直是的一大挑战。传统的采空区处理手段面临众多缺陷，例如资源的不合理利用和环境污染问题。然而，随着技术的发展，沿空留巷技术开始在煤矿开采中得到应用，为处理这些问题开辟了新的途径。

1.沿空留巷工艺及配套支护发展现状

1.1沿空留巷工艺概况

在我国，自上世纪50年代起，研究人员开始探索沿空留巷的开采技术。进入21世纪，随着煤矿生产效率的提高和推进速度的加快，巷道断面需求增大，传统的无煤柱开采技术，尤其是沿空留巷技术，开始难以满足生产需求。为应对这一挑战，许多煤矿采用了多巷道布置策略，导致沿空留巷技术的发展受到限制。然而，近期该技术领域取得了显著进步。众多顶尖科研团队在国内积极开展研究，并提出了一系列有效的沿空留巷工艺。这些创新的成果不仅成功地在实际生产中得到应用和推广，而且为沿空留巷技术的进一步发展和普及奠定了坚实的理论和实践基础[1]。

1.2配套支护现状

在国内，采用“支卸组合-泵充混凝土支柱”和“柔模混凝土墙”技术的沿空留巷方法得到了较为广泛的应用。在实施充填过程中，对待充填区域进行保护是必要的，但在配套支护方面存在一些普遍问题：首先，端头支架通常依赖于与工作面配套的传统端头支架，这可能导致顶板锚索无法避开，从而损坏沿空留巷前的锚索加固设施。此外，在工作面推进一定距离时，端头支架与充填墙之间的及时支护常常不足，影响巷道的稳定性。其次，采空区的挡矸支架设计过于简单，有些矿井甚至仍在使用传统的前后支架组合，这使得在移动过程中空顶面积较大，防护效果不佳，挡矸效果也不理想，且控制系统的损坏严重，无法确保充填作业人员的安全作业环境。

2.综采工作面沿空留巷支护技术应用问题

2.1顶板破碎、离层

在我国的煤矿生产过程中，顶板的破碎和离层现象是一个普遍存在的问题，尤其是在伪顶和直接顶的部分区域，这一现象更为突出。这些区域由于泥岩含量较高，在受到沉降作用时，顶板容易出现许多网兜。而当这些区域遇到水的影响时，顶板会发生严重的肿胀和变形。随着煤矿开采的深入进行，锚网锚索支护技术在沿空留巷中的应用越来越广泛。然而，在实际应用过程中，这种支护方式很容易出现一个问题，即锚杆支架被外力拉扯，导致顶板发生移动。这种情况会对锚索和锚杆的尾部造成破坏，有时甚至会导致工作面顶板的脱层厚度超过200毫米。

2.2巷道两帮破坏、变形

随着综采工作面向更深部延伸，开采深度不断增加，巷道两侧的煤体承受的压力也随之增大。这种压力增大的结果是，煤体更容易在受到剪切力作用时发生破碎，尤其是在巷道两帮的中部区域，这种破碎现象更为明显。相比巷道其他位置，中部区域的收敛量明显增大，这表明该区域的煤体更容易发生变形。如果中部区域的支护措施不够完善或者支护力度不足，那么这种收敛现象将会加剧，塑性破坏的深度也会随着收敛量的增加而增加。这意味着，如果不采取有效的支护措施，中部区域的煤体将更容易进入塑性状态，从而导致更严重的变形和破坏。

2.3巷道底板鼓起问题

在实际操作沿空留巷支护技术的过程中，经常会遇到巷道底板鼓起的现象。这种问题一旦发生，不仅会对支护工作的进行产生严重干扰，还可能破坏巷道的正常使用，对煤矿的生产安全构成威胁。因此，在应用这项技术时，必须对底板鼓起的问题给予充分的重视，并采取及时有效的措施来进行调整和修复。为了避免这种情况的发生，可以考虑在支护设计中就考虑到底板的稳定性，采取一些预防措施，比如在巷道底板施工时使用加固材料，或者在支护过程中对底板进行特殊处理，以提高其抵抗鼓起的能力[2]。

3.煤矿井下切顶卸压沿空留巷技术实施

3.1超前支护

预支护技术是在回采巷道建设之前实施的支护措施，其主要目的是为了预防巷道在后续使用过程中可能出现的变形或破裂问题。通过提前进行支护，可以显著减少巷道的破坏情况，增强其稳定性和安全性，同时也有助于缩短建设周期和减少经济成本。预支护技术具有多种实施方式，其中较为常见的包括锚固支护、钢丝绳固定、混凝土灌注桩加固、预应力混凝土板等。每种技术都有其独特的优势和局限性，因此在实际应用中，应根据矿区的具体地质特征、施工条件和工作环境等因素来选择最合适的预支护方法。例如，锚固支护通过锚杆和锚索固定巷道壁面，增强其抗变形能力；钢丝绳支撑则是利用金属丝绳悬挂在巷道顶部，以提供额外的承载力；混凝土灌注桩是通过在巷道周围注入混凝土，形成桩体以支撑煤体；预应力混凝土板则是在巷道顶板或底板安装预先施加应力的混凝土板，以提前改善巷道的受力状态。

3.2爆破钻孔

爆破钻孔是矿山开采中的一项关键技术，其主要功能是通过炸药的爆炸作用来破裂岩石，进而扩大已有裂缝和弱点，以便于矿石的顺利排出和巷道的开拓。爆破过程中产生的震动和冲击波会对周围的岩石结构造成显著的应力变化，可能导致围岩的松动、位移甚至坍塌，因此，对爆破过程进行严格的控制和安全管理至关重要。在选择爆破方法时，必须综合考虑周围岩石的性质、结构以及采掘工作的具体状态和进展。对于不同的地质条件和采矿环境，应采用不同的爆破技术，以确保爆破效果的同时，最小化对围岩的影响。在爆破前，应进行周密的现场调查和地质分析，评估爆破可能带来的风险和影响，并据此制定出详细的爆破方案。此外，爆破作业前应确保所有必要的安全措施都已到位，包括人员撤离、爆破器材的检查、引爆系统的测试等。爆破完成后，应对爆破区域进行安全性评估和检查，及时处理可能出现的松动、裂缝和潜在的二次灾害风险，确保开采环境的安全稳定。这可能包括清理碎石、巩固围岩、修复损坏的支护结构等。

3.3恒阻锚索支护

恒阻锚索支护技术是依托锚固原理发展起来的一种支护手段，其核心是通过将锚杆牢固地锚固在地下岩石中，从而构建起一个坚实的支撑体系，确保隧道或巷道掘进面的稳定性和安全性。然而，在煤矿井下的特定工作环境中，由于采矿活动的复杂性，传统的恒阻锚索支护技术可能无法完全适应所有情况。因此，需要根据井下具体的地质条件、采矿工艺、围岩抗力以及锚杆布局等因素，精心设计出适合的恒阻锚索支护方案。在设计恒阻锚索支护方案时，必须充分考虑多种因素。首先，地质条件的变化对支护方案的选择有着直接影响，不同的地质结构需要不同的支护策略。其次，采矿方式的选择也是一个关键因素，例如采煤工艺、采高和回采率等，都会影响到恒阻锚索的设计和应用。此外，对抗力的大小也需要进行精确的评估，以确保锚索能够提供足够的支撑力。最后，锚杆的位置和布局也是设计中不可忽视的环节，合理的锚杆布置可以最大化支护效果[3]。

结束语

综上所述，在煤炭行业的发展中出现了许多新的支护技术，而沿空留巷支护技术在煤矿生产中的运用具有许多优点，但同时也存在一些不可忽略的缺点。只有不断改正缺点，并与煤矿的具体开采条件相结合，科学、合理地运用支护技术，才能使相应的支护技术最大程度地发挥作用和优势，从而提升煤炭产量，确保采煤的安全性。

参考文献：

［1］张士钰，张良飞，仲晓伟.沿空留巷现场施工关键技术的研究与应用［J］.山西焦煤科技，2018，42(7)：8-12.

［2］李飞.综采工作面沿空留巷顶板控制措施研究［J］.山东煤炭科技，2018(12)：14-15.

［3］申海龙，万首成.沿空留巷联合加强支护技术在综采工作面的应用［J］.煤炭科技，2018(3)：81-83.