沿空留巷技术.doc

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1、沿空留巷技术近年来，淮南矿区发展卸压开采抽采瓦斯技术，将煤炭开采、瓦斯治理、巷道支护、地温地压治理等安全技术难题统筹考虑，提出了无煤柱煤与瓦斯共采的构想，规划实施了一批科研攻关项目，取得了技术和工程实践的突破，这一历程可分为三个阶段：第一阶段，2004~2007年，技术攻关阶段，以新庄孜矿52210工作面、顾桥1115（1）工作面为试验点，系统研究留巷围岩控制、巷旁充填材料、留巷装备及工艺、瓦斯抽采等技术，实现了Y型通风和煤与瓦斯共采，并成功举办全国“低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术现场推广会”，在煤炭行业获得广泛影响，研究成果获得2008年度煤炭工业科技

2、进步特等奖和2009年度国家科技进步奖。第二阶段，2008~2010年，技术调整和推广阶段，在皖北卧龙湖矿、淮北朱庄矿、铁煤小青矿、山西沙曲矿及集团谢一矿、潘二矿和新庄孜矿等开展工程验证和推广工作，20余个集团内外的留巷工程实践表明，浅部留巷可行，深部留巷全面来压、剧烈变形，巷道难以维护，以丁集矿1311（1）工作面为例，工作面回采380m后，迫于巷道的严重变形不得不放弃留巷。第三阶段，2010年至今，技术升级和再创新阶段，以朱集矿1111（1）工作面为标志，通过支护理念及技术、充填材料、充填系统自动化等方面的再创新，初步实现了深井留巷成功，形成了无煤柱卸压开采和

3、煤与瓦斯共采模式。由此可见，自淮南矿区开发Ｙ型通风沿空留巷技术以来，该项技术始终处于不断创新和发展之中，并已成为矿区安全生产、高效开采的核心技术。为推动该项技术的持续进步，全面推动留巷技术在矿区的应用，满足矿区仍至全行业下一步推广应用要求，现从留巷围岩控制技术，留巷工艺、装备及材料，瓦斯抽采技术等三方面对留巷技术进步进行总结，并对下一步的发展提出展望。一、留巷围岩控制技术（一）留巷围岩控制原理、技术及原则研究指出工作面回采后，基本顶岩层在形成大结构之前的强烈回转使沿空留巷经受强烈的采动影响，留巷帮顶出现显著的剪切应力集中，合理的巷内支护形式应克服这种剪切破坏；同时

4、沿空留巷内层支护围岩小结构很难承受外层岩体大结构运动回转过程中岩层移动造成的强烈破坏，不能实现自稳，应采取阶段性辅助加强措施。由此形成了巷道组合锚杆支护、巷旁充填墙体、巷内辅助加强支架“三位一体”的沿空留巷围岩整体支护原理。采用抗剪切性能的超高强度、高预紧力、系统高刚度为核心的“三高”锚杆支护技术，形成高强主动、高阻稳定的锚杆支护围岩承载结构，可以有效控制巷道掘进期间的变形。留巷前采用高强喷锚注加固技术，一方面高压浆液将巷道破碎区内围岩大裂隙封堵，小裂隙也在高压下趋于闭合，提高了围岩的完整性；另一方面通过喷注给锚杆索提供着力基础的同时实现了锚杆索的全长锚固，提高了

5、锚固系统的整体刚度，优化了巷道围岩的受力环境，有助于巷道围岩适应随后的采动影响。在具体手段上实现了由普通无缝钢管单一注浆向中空注浆锚索锚注一体化的跨越。针对深井留巷变形快速、剧烈的特点，开展留巷围岩加固空间的科学合理划分，提出基于四大控顶区的留巷顶板控制思路：超前撕帮控顶区、端头支架控顶区、预充填控顶区、充填墙体控顶区。超前撕帮控顶区明确了沿空留巷超前开缺口加固的重要性，指出开缺口加固不仅能够给充填提供安全的工作空间，而且可以保证充填墙体快速承载，为留巷尽早稳定创造条件；端头支架控顶区明确了工作面上端头T型空间顶板维护的重要性；预充填区域控顶区指出为了维护充填区域

6、顶板的完整性，减小充填体初始载荷，可在充填体内布置木点柱等加强顶板控制；充填墙体控顶区明确了在墙体砌筑初期其强度的不足，需要在墙体里侧补打单体液压支柱及木垛等主被动相结合的措施，保证巷道的稳定。提出沿空留巷围岩控制的6项原则：分段留巷原则、分类加固原则、适时支护强度最大化原则、采前巷道变形最小化和长期稳定原则、高强度低密度的参数选取原则、技术经济最优化原则。六大原则的提出，明确了留巷围岩控制需要在留巷前甚至掘进时根据顶底板情况科学分类，有针对性的进行适时加固并实现加固强度最大化，从而能够保证采前巷道变形最小化和长期稳定，为留巷时围岩变形留出富裕空间，进而实现技术经

7、济最优化；在支护参数选取时，应采用新型“三高”锚杆、大直径锚索、中空注浆锚索、锚索束等超高强度支护技术，减小支护密度，加快施工速度，降低加固成本。（二）坚硬顶板留巷区域应力优化原理及技术针对坚硬顶板条件下的留巷，提出留巷区域应力优化的原理和技术：在适宜的时间，以合适的方式，在顶板关键位置预裂，调整其破断形式，优化其结构状态，加快顶板破断、回转速度，缩短采动应力作用时间，降低支承应力集中程度，实现留巷区域应力场分布的优化；缩短顶板岩层的运动周期、减少采动对留巷的作用时间，为沿空留巷创造有利的应力环境。在淮北朱仙庄矿、晋城凤凰山矿、淮南潘一矿东区等留巷工作面，采用了超

8、前顶板深孔