【关键词】中空注浆锚索；沿空留巷；切顶；支护
引言 新汶矿区孙村煤矿是目前国内开采深度最深的矿井之一，已经延伸到-1100水平。随着开采深度的增加，矿井的可采储量越来越少；近年来随着企业持续深化改革、不断的减人提效，矿井人员越来越少，为充分回收资源，进一步提高施工效率，必须全面推广沿空留巷施工工艺。
在煤矿原有的生产体系中，长期以来一直沿用留设煤柱的方法维护。沿空留巷是沿着采空区边缘在原顺槽位置保留巷道，是煤矿开采技术的一项重大革命，沿空留巷能够取消区段煤柱、提高煤炭资源回收率,少掘1条巷道、降低巷道掘进率、解决矿井采掘接替紧张的难题,是无煤柱开采的重要发展方向。可以从根本上改变煤矿的开拓布局、生产接续，大大提高施工效率。
一、原留巷工艺
沿留空巷技术曾经历了堆砌矸石、密集支柱、木垛、金属棚、高水材料垛式充填等留巷方式，但留巷效果并不理想，随着顶板压力显现，作用在顶板上的垂直载荷能通过支撑体传递到两帮，又能把荷载传递到底板，顶板下沉的同时造成底鼓、帮体涨裂，巷道维护十分困难，需重复施工且施工程序复杂，占用人工多，留巷成功率低。
二、应用中空注浆锚索支护技术留巷
实现沿空留巷的技术关键是巷道的顶板岩层控制，巷道由于受两次采动的影响，矿压显现十分强烈，顶底板移近量与两帮移近量比较大，能否有效控制巷道的围岩变形量是沿空留巷技术的关键所在。孙村煤矿借助中空注浆锚索在八种复杂顶板的成功应用经验，在2216工作面使用中空注浆锚索强化顶板支护进行沿空留巷。
2216工作面位于-600水平二层煤二采区第Ⅰ亚阶段。东邻工作面走向长351～400m，平均走向长373.2m，倾斜长188～195m，平均倾斜长192m，倾斜面积71654.5平方米。工作面标高为-527.67～-571.61m。煤层稳定，结构复杂，变异系数为2％，可采指数为1。该煤层分上、下分层。上分层煤厚及夹层厚度变化大，不可采。下分层煤层稳定，可采，有一层0.02m厚的夹石层。上分层煤层厚度0.5～1.2m，夹石层厚度1.9～9.0m，岩性为灰色粉砂岩。下分层煤厚2.3～2.6m；煤层走向为313～323°，倾向43～53°。倾角11～13°，平均倾角12°。煤层厚度2.0～2.6m，煤层平均厚度2.45m。
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（1）工作面开采前，在留巷巷道原有锚杆支护的基础上延走向补打三排锚索，第一排锚索距离采空侧帮0.3m，锚索间距0.8m；一、二排排距0.4m，锚索间距0.8m；二、三排排距1.2m，锚索间距1.6m。其中第一排锚索配合锚梁支护，二、三排支打单个锚索进行加强支护。为使顶板可以较好的断裂，在切顶位置按照间距0.6m，与水平70°夹角施工切顶眼，眼深6m。
（2）为了防止老塘垮落造成对切顶位置的破坏影响，使用注浆锚索加固后再进行架棚加强支护，每棚间距0.8m，采用一梁三柱进行支护，其中一柱支设在上帮，2柱支设在下帮留巷侧，使顶板冒落效果大大提高。在第一排锚索中间位置支设木点柱定性支护，减少断顶时对顶板的破坏，同时在切顶位置挂菱形网进行挡矸。每隔15架棚（12m）支设井字形木垛进行支护，防止了周期来压对顶板的损坏。
（3）工作面推采50m后，留巷顶板基本稳定，两帮整齐无变形，底板未起鼓，有计划对原架棚支护与木垛进行回收，仅使用木点柱护帮即可。
三、支护工艺优化
（1）使用中空注浆锚索注浆加固后，把顶板破碎围岩的缝隙和孔体充实，使顶板形成一个整体，并且形成全锚，支护强度高，支护效果可靠。
（2）顶板下沉的载荷全部作用于注浆锚索上，利用中空注浆锚索的支护强度，可将顶板悬臂梁牢固吊挂在坚硬顶板上，顶板下沉量明显降低，可不再使用打木垛、复棚、密集点柱加固，作用在顶板上的垂直载荷不再向两帮及底板传递，从而减小底板岩石中的应力，减弱底板的塑性变形，减轻底臌；且底板的稳定，有助于两帮的稳定，在底板及两帮稳定的情况下，又能保持顶板的稳定。
（3）保证了安全生产，降低了工人的劳动强度，与传统的留巷工艺相比，使用中空注浆锚索进行留巷工艺更为简单，成本更低，前期采用的打木垛、复棚所使用材料都可进行回收，并且减少了放炮切顶施工工序，杜绝了采空区放炮这一重大安全隐患.
四、结语
中空注浆锚索留巷技术是孙村煤矿自主研发的沿空留巷支护工艺，对沿空留巷支护工艺产生了革命性的变化，创造了巨大的经济效益和良好的工作环境。2017年5月份开始，孙村煤矿使用中空注浆锚索技术分别在2420工作面、2415工作面（煤厚1.6-2.0m）、2216工作面上平巷（煤厚2.2-2.8m）上平巷等地点进行工业性留巷试验，截止9月份累计成功留巷420米，巷道顶板不沉、底板不鼓、帮体不涨，效果显著。孙村煤矿通过在中厚煤层中使用注浆锚索成功留巷的实践证明，该工艺工序简单，经济合理，巷道支护效果好、变形量小，说明此项技术是合理可行的，为矿井所有煤层全面推广沿空留巷积累了经验、奠定了基础。
论文作者:张殿振 孟磊 王瑞
论文发表刊物:《科技中国》2017年10期
论文发表时间:2018/5/2
标签：顶板论文; 煤层论文; 巷道论文; 工作面论文; 底板论文; 注浆论文; 煤矿论文; 《科技中国》2017年10期论文;