云南云维集团有限公司煤矿生产技术部 云南省曲靖市 655000
摘要：论文结合天井煤矿C7煤层顶底板及巷道技术参数情况，通过支护方式的论述，合理选择沿空留巷的支护方式。
关键词 : 沿空留巷;煤层地质；支护方式。
一、天井煤矿C7煤层顶底板情况
C7煤层直接顶厚1.7米，岩性为灰－浅灰色、厚层状细砂岩，少含泥质，质较硬；老顶厚10米，岩性为灰色薄层状粉砂岩夹薄至中厚层状岩屑长石细砂岩；直接底厚3.5米，岩性为灰色，中厚层状泥质细砂岩，夹薄层状碐铁矿，质较硬；老底厚5.9米，岩性为灰-浅灰色，中厚层状泥质粉砂岩，富含泥质，质较硬（详见C7煤层地质柱状图，附后）。
二、C7煤层及巷道技术参数
1、C7煤层厚平均 2.6m;
2、倾角一般为6－8°，平均7°;
3、工作面涌水量：正常涌水量1.2m3/h，最大涌水量6.4m3/h；
4、C7煤层瓦斯相对涌出量为18.5m3/t, 绝对瓦斯涌出量为1.5m3/min；全矿井二氧化碳绝对涌出量为3.78m3/ min，相对涌出量为1.26m3/t；该矿井属于高瓦斯矿井，参突管理。
5、 C7煤层煤尘无爆炸性，煤层自燃倾向性为III类，属不易自燃煤层。
6、回采巷道通常断面：宽3.6m，高2.4m，净断面8.64㎡；
7、回采巷道掘进时支护形式为锚网索支护。
三、沿空留巷支护方式选择
（一）巷旁支护
沿空留巷采用巷旁支护主要作用如下：
（1）冒落边缘带顶板的载荷由巷旁支护产生的高阻力来支撑，这样可以减少巷内支架的载重；
（2）如果顶板或者直接顶坚硬有规律性的来压，可以用巷旁支护把顶板处切断，可以有效防止顶板发生沿着巷道煤壁的断裂，并且直接顶冒落造成的动载荷也可以利用巷旁支护来承担；
（3）控制采空区与巷道交接处顶板的下沉量，防止巷道内部支架出现较严重的变形；
（4）密封或者隔离采空区。
巷旁支护种类比较多，通常按照力学特性来分类，分为大可缩量的、有限可缩量的及刚性的。目前在全世界应用比较广泛的巷旁支护有水材料充填支护法、人造砌块支护法、木垛支护法、硬石膏充填支护法、矸石带支护法、密集支柱支护法及料石砌垛支护法等等。
1、木垛巷旁支护法
在以前我国使用比较广泛的巷旁支护形式是单排木垛。现在为了减少坑木的用量，这种形式用的很少了。木垛巷旁支护法的突出优点是:
（1）稳定性能好，安全性能高，支撑的面积比较大，用来挡矸效果比较好;
（2）架设比较方便灵活，大大减少劳动量；
（3）在后期支撑能力强。
木垛巷旁支护法主要缺点是:
（1）木材的消耗量大，煤层越厚所需的木材越多，我国木材紧缺，这就成为一大缺点；
（2）在力学性能方面，木垛支护是后期支撑，在支护过程中所受载荷上升很慢，并且前期支撑能力很低，对早期的顶板下沉无法有效控制；
（3）一般来说，木垛的可压缩量，最大可以压缩到原高度的40%到50%，这就导致采空区的顶板无法及时有效切断，如果使用脆性材料做顶板，很可能出现沿着巷道煤壁的断裂，这样就会增大巷道支护的载荷；
（4）木垛支护所属类型是宽幅巷旁支护，让巷道控顶变宽了，这样就导致巷道内部支架的载荷增大。
2、密集支柱巷旁支护
通过上面的分析，发现木垛巷旁支护有较多的缺点，在很多情况下都不采用该方式，而使用密集支护法。简单来说，密集支护是在采煤工作面推过后，把密集的支柱支设在采空区边缘处。从力学性能分析，密集支柱巷旁支护是刚性支护的类型。同木垛支护法比较，其主要优点：早支撑能力强，可缩量比较小，可以用密集支柱切顶，可以有效防止顶板发生沿着巷道煤壁的断裂，并且直接顶板冒落造成的动载荷也可以利用巷旁支护来承担，架设支架比较方便，省时省力。密集支柱支护的缺点是木材的用量大，而且木材重复使用率低；如果使用的底板或者顶板比较软，密集支柱容易使顶板、底板出现卸载，而不再有支撑作用。
3、料石垛、矸石带巷旁支护
在世界上，矸石带巷旁支护法应用比较广泛，在我国该支护技术主要用在煤层厚度在1.5米以下的巷道支护中。矸石带支护法的突出优点是载荷面积大，可以把采空区隔离开，节省很多支护材料，降低支护成本，稳定性和安全性都比较好。该支护的主要缺点是需要人工砌岩石带，工作劳动量大，耗费较多人力。矸石带在力学性能方面，属于晚支撑支护，矸石带间隙大，最大压缩量可以达到40%，尽管压实后支撑性能强，但顶板下沉量大，顶板的稳定性差，加上矸石带比较宽，顶板的悬伸宽度会大大增加。
而料石垛巷旁支护强度高，可以有效对可缩量进行限制，是早支撑支护形式，可以实现切顶卸载功能，巷道变形量很小，支架不容易变形。但是料石垛内外受力不均匀，料石垛本身容易出现损坏、变形。
4、人造砌块巷旁支护
人造砌块做支护，可以代替木材，节省木材资源，也可以克服木垛晚支撑和可缩量大带来的一系列问题。该方法随着技术的逐渐成熟，应用也越来越广泛。主要优点是节约支护成本、材料来源方便、可缩量小，刚性大。
5、巷旁泵充填支护
巷旁泵充填支护作为巷旁支护技术改革之一，在技术方面克服了上述巷旁支护中可缩量不相符、支撑阻力不足、劳动量大等缺点。巷旁泵充填技术包括硬石膏风力输送充填技术和高水材料泵充填技术。
综上所述，天井煤矿沿空留巷巷旁支护选择为：使用金属网、钢丝绳及单体支柱把采煤工作面的顶板冒落岩石挡在巷道上帮，让其成为自然垮落岩石的充填墙。再对松散岩石进行加固处理，处理方法是先灌水泥、粉煤灰浆，再用喷射混凝土对墙体加固处理。
最后形成以自然垮落岩石为骨架，水泥浆液、混凝土为凝固剂的高强度、密实沿空留巷巷旁充填体。
（二）沿空留巷带支护
1、工作面回采时下出口保底回采，采高降到2米到2.2米之间，保底段范围在下出口向上5到8米内。
2、工作面端头支护时，需要在底板补打两根锚杆，然后再用钢丝网把锚杆连在一起，对下出口底板的三角煤起保护作用。
3、加强巷道的支护强度，减少工作面回采后巷道直接顶离层，保证巷道顶板完整。工作面的下端头做好之后，在靠近巷道上帮的顶板上补打锚索，使用的锚索长4.5米，锚索之间的距离为2米。
4、如果工作面的顶板处于初放期或者冒落不完全，要对巷道上帮向上2米处顶板采取强制放顶，增加留巷充填体的充填效果，让工作面下部岩石尽早冒落充填。
5、采用软性抗冲击设计来减少工作面矸石滑落带来的冲击强度，简单来说，就是用钢丝绳软连接阻挡滑落冲击力。在巷道上帮向上90公分处的顶板和底板补打锚杆，间距为1米，底锚杆打在两根顶锚杆中间位置底板上。
6、在工作面下端头回柱放顶之前需要先把顶板金属网放下，要求金属网和底板接触且还留有20公分的空隙压在底部锚杆上面。金属网的外侧加上钢丝绳，把钢丝绳用元宝卡分别卡在顶、底板锚杆上。
7、沿着顶板锚杆的外侧打设一排间距为0.3米到0.5米的液压单体支柱，打的支柱要和顶板保持垂直且要有3度到5度的迎山角。同时要求支柱穿鞋，木鞋要专门加工，木鞋规格要大于0.2*0.3m2，木鞋的厚度至少为0.15m。
8、详见沿空留巷支护图（附后）。
参考文献：
[1]柏建彪等，沿空留巷巷旁支护技术的发展，中国矿业大学学报2004版。
[2]费旭敏，我国沿空留巷支护技术现状及存在的问题探讨，中国科技信息2008版。
[3]陈阳、柏建彪、陈勇，锚杆支护巷旁充填沿空留巷技术研究，矿山压力与顶板管理2005版。
[4]党少敏、谢党虎，高水材料沿空留巷技术在象山矿的应用，煤矿安全1999版。
论文作者:张建富
论文发表刊物:《防护工程》2017年第9期
论文发表时间:2017/9/1
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