摘要：沿空留巷巷旁充填技术不但能够解决高瓦斯工作面通风问题，还能实现不留煤柱连续回采，而沿空留巷围岩控制的关键是巷旁支护体，因此，对沿空留巷进行研究，对沿空留巷实践具有一定的指导意义。所以，希望通过不断地研究，能研制出更好的方法。
关键词：沿空留巷；巷旁充填支护技术；应用
引言
巷旁充填带支护技术是近年来发展起来的一种新型巷旁支护技术，国内外沿空留巷实践表明，充填材料整体浇注后，充填体能克服传统巷旁支护的根本缺陷，显示出了其技术经济的优越性。
1巷旁充填材料研究现状
1.1普通混凝土充填材料
普通混凝土具有终凝强度高、劳动强度小、成本低和充分利用矸石以减少矸石排放等优点，但初凝时间较长、初期强度低。根据实验，当混凝土水灰比为0.5：1时，充填体材料3d、7d、28d的强度分别为8.56MPa、13.65MPa、23.52MPa。巷旁充填材料选用普通混凝土时，如果结合巷内锚、网、索联合支护，充填体两侧采用单体液压支柱临时支护以及采空区侧用锚索加强支护，能充分弥补普通混凝土初凝时间长、初期强度低的缺点，有效地控制顶板岩层，达到预期留巷效果。
1.2CHCT系列充填材料
CHCT系列充填材料由石子、水泥、砂、水、粉煤灰及复合外加剂组成，复合外加剂包括早强剂、减水剂、保水剂和引气剂等部分。充填材料1d、2d、3d、7d、28d抗压强度分别可达5MPa、10MPa、12MPa、15MPa和28MPa。巷旁充填材料选用CHCT系列充填材料时，充填体效用主要体现在两个方面：（1）有效控制顶板离层、及时切顶，使巷道保持稳定；（2）及时封闭采空区，防止漏风和煤的自燃，避免采空区有害气体进入工作空间。
1.3高水速凝材料
高水速凝材料由甲料、乙料两种材料组合使用，甲、乙两湿料混合均匀后形成大量钙矾石，凝胶体充填在钙矾石骨架中，形成固结体。高水材料充填体具有早期强度高、凝固速度快、增阻速度快、密闭采空区效果好等特点。当巷旁充填材料选用高水速凝材料时，巷道断面收缩率一般能控制在16%以内，所留巷道二次利用时只需进行小修即可满足要求。
2巷旁充填体与顶板岩层的相互作用
2.1顶板岩层
工作面在回采过程中，其采空区顶板岩层活动的主要形式是自上而下的出现分层垮落现象，主要表现为顶板岩层的旋转下沉和平移下沉两种形式。顶板岩层活动可分为前期活动、过渡期活动和后期活动三个时期。前期活动会出现沿空留巷顶板的“一次破断”，这时会与出现冒落的矸石基本上失去联系，并伴随着充填体强度的加大，充填体会切落采空区侧悬臂的直接顶；过渡期活动出现沿空巷顶板的“二次破断”，以此同时会形成老顶岩梁。此阶段顶板的活动会以旋转下沉为主要形式，因此变形速度加快，变形量加大；后期活动造成老顶下位岩梁和沿空留巷直接顶板平移下沉，该阶段顶板以平移下沉为主，下沉速度较小。
2.2巷旁充填体作用力
老顶岩梁的位态与工作面采高、直接顶厚度和岩性有关，而巷旁充填体不能改变老顶岩梁的稳定状态。在顶板岩层活动的不同阶段，巷旁充填体的作用也不尽相同。在顶板前期活动的阶段，顶板以旋转下沉为主，充填体的作用力主要是直接顶的重量和悬臂直接顶的作用力；在顶板的过渡期活动阶段，为了使老顶岩梁的“大结构”在较短时间内尽快形成，这就要求充填体应该具有足够的切顶阻力，能够切断老顶，以减少沿空留巷顶板的下沉量和巷道矿压显现的剧烈程度；顶板后期活动阶段，充填后期工作阻力会呈现出波动性，并会逐渐趋于稳定。
3巷旁充填工艺系统
3.1泵送混凝土充填工艺系统
图1CHCT系列材料巷旁充填工艺流程
相比CHCT系列材料充填、高水速凝材料充填，泵送混凝土充填系统简单，取材方便。其工艺流程包括：地面碎石及水泥制备系统、由地面至井下泵站运输系统、混凝土制备与泵送系统、充填模板系统。
3.2CHCT系列材料充填工艺系统
CHCT系列材料充填工艺系统包括：干混充填料地面制备系统、由地面至井下泵站运输系统，充填泵料斗上料系统，料浆的制备与泵送系统及充填模板支架系统。工艺流程如图1所示。
3.3高水速凝材料充填工艺系统
高水材料充填工艺系统包括：高水材料料浆的制备、高水材料料浆的输送和充填体成型三个部分。其工艺流程为：高水材料的甲、乙两料按设计配比分别加水搅拌均匀形成料浆，经专用管路分别输送到充填地点，经混合器混合后充入预先架设好的充填袋。料浆胶结、凝固后形成充填体，控制上覆岩层活动。高水材料袋式充填工艺系统如图2所示。
图2高水材料袋式充填工艺系统
4工程实践
4.1泵送混凝土巷旁充填
某矿3117工作面采用泵送混凝土巷旁充填、充填体两侧采用单体液压支柱进行临时支护及充填体靠采空区侧补打锚索加强支护的沿空留巷技术[2]，有效控制了巷道围岩运动。所留巷道直接顶基本没发生离层现象，混凝土充填体稳定，表面局部有微小裂缝，支护效果较好。
4.2CHCT材料巷旁充填
某矿1115（1）工作面采用仿液压支架结构设计巷内辅助加强支护、CHCT材料巷旁充填沿空留巷技术，在所留巷道内布置钻孔，抽采采空区富集瓦斯和顶底板卸压瓦斯，以留巷代替多条岩巷抽采瓦斯，实现了煤与瓦斯安全高效共采。
4.3高水速凝材料巷旁袋式充填
某矿12201工作面运输平巷采用高水速凝材料巷旁袋式充填、充填体两侧采用单体液压支柱进行临时支护的沿空留巷技术，充填体与巷内支护共同对顶板作用，有效控制了老顶的弯曲变形。所留巷道局部底鼓，两帮移近量、顶底板移近量不大，局部卧底后即可满足二次使用，效果良好。
结束语
采煤工作面中的沿空留巷，是指在工作面的回采过程中，将本工作面的回采巷道保留下来，而作为邻近工作面的一条回采巷道使用，这就需要通过巷旁支护和巷内支护技术来实现。因此，沿空留巷的一个关键组成部分就是巷旁支护，其重要的一个参数就是巷旁支护体宽度的设计，所以，沿空留巷巷旁支护体的结构稳定性将影响着整个沿空巷道支护系统可靠性。
参考文献
[1]张自政.沿空留巷充填区域直接顶稳定机理及控制技术研究[D].中国矿业大学，2016.
[2]曹树刚，陈先哲，杨红运，王帅，邹德均.沿空留巷巷旁控制技术及其适用条件分析[J].煤炭科学技术，2016，4404：27-33.
[3]王创业，张渊，王泽泽.沿空留巷顶板活动规律及支护技术研究[J].现代矿业，2016，3211：46-47+50.
[4]李爱军.深井沿空留巷关键技术研究与应用[J].煤炭科学技术，2016，4411：12-17.
论文作者:段元贵
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/5
标签：顶板论文; 材料论文; 巷道论文; 工作面论文; 采空区论文; 系统论文; 岩层论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;