卸壓法留巷的探索

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1 概述

沿空留巷技術的采用，對於緩解采煤工作麵的接續，降低巷道的掘進率，提高煤炭回收率及控製煤炭自然發火有著較好的技術、經濟、安全和社會效益。傳統的碼矸石帶留巷方式，曆史上曾廣為采用。但隨著開采機械化程度的不斷提高，其碼矸石帶沿空留巷的缺點顯得越加不適應：由於碼矸石帶寬度大（4～5m），工人勞動強度大，影響采煤循環進度，單產難以提高；碼矸石帶往往需到采空區取料，作業環境危險；矸石帶增加頂板的懸臂梁長度，所留巷道壓力較大，巷道維修量大；石套可縮量大，達到25％～40％，不能及時有效的支護頂板，留巷中高很難保證；矸石帶留巷需重新拉底或挑頂，多次修複巷道，留巷費用高；接續工程難於安排，本層接本層采麵布局更為突出。

針對碼矸石帶留巷方式的不足之處，杏花煤礦積極組織有關人員集思廣義尋找新的切合實際的留巷方式，並提出取消矸石帶，采用人工挑頂卸壓，密集支柱護巷新方法，簡稱卸壓法留巷。

2 卸壓法留巷的理論依據

根據采煤工作麵頂板垮落後即由雙支梁變成懸臂梁，通過縮短懸臂梁長度，來降低直接頂對巷道基本支護的壓力，維護巷道的有效支護狀態。

3 壓力計算及支護參數的選擇

3.1 挑頂卸壓直接頂壓力計算與支護安全係數校核

（1）壓力計算。Q_挑1) h·ρ=16。32t/m

式中S——巷道頂板寬度2.6m；

h——直接頂厚2.04m;

S₁——直接頂鑲入煤體的距離0.6m；

ρ——頂板岩石容重2.5t/m³。

（2）安全係數校核。每架木棚打一加強木柱的支撐力為：P=30t/架，基本支護鋼梁木腿棚的間距為L則：

L=P/nQ_挑=0.92m

式中 P——鋼梁木腿棚承受的載荷30t/架；

n——安全係數取2；

選擇木棚間距為0.8m；

實際安全係數： nˊ＝P/Q_挑×Lˊ＝2.3

式中 Lˊ——實際鋼梁木腿棚間距0.8m

3.2 碼矸石帶直接頂壓力計算

直接頂沿巷道方向每米的壓力為：

Q_碼=( S+S₁+ S₂)h×ρ＝38.76t/m

式中 S——巷道頂板寬度3.0m;

S₁——直接頂板鑲嵌入煤體的距離0.6m;

S₂——矸石帶寬度4m；

按棚距0.8m計算，則每架棚距所承受的壓力為：

P= Q_碼×0.8＝31t/架

每架棚所承受的壓力已超過棚子的最大承載力。

顯然，這種留巷方式雖有矸石帶分擔壓力，但矸石帶的可縮性較大，棚子的可塑量比矸石帶小，直接頂板的壓力首先作用在棚子上，待棚子壓垮後才逐漸作用於矸石帶上，使木棚難以支護頂板。

3.3 在裂縫帶岩層運動影響下，加強支護參數的選擇計算

在周期來壓期間，根據《礦山壓力及其控製》論述可知，老頂壓力一般為直接頂的2倍。周期來壓期間挑頂卸壓留巷加強支護參數選擇計算：

（1）頂板沿巷道方向每米壓力：

Q=3Q_挑=49t/m

每架棚所需加強支護的阻力：

R=QL=39t/架

（2）選擇加強支護為DZ25-25/100,每架棚3根則阻力為：

Rˊ＝3R₁+R₂=105t/架

式中 R₁——單體液主支柱額定工作阻力25t/架；

R₂——每架鋼梁木腿棚的阻力30t/架；

（3）安全係數：n＝Rˊ/R＝105/39＝2.7

4 留巷方法

（1）取消矸石帶護巷，超前工作麵放頂線15m範圍內打挑頂眼，並吸取杏花礦開采23^#頂板最小抵抗線的實踐經驗，挑頂眼的眼距選擇0.8m，眼深1.8m。根據所留巷道淨寬的要求，盡可能減少懸臂梁長度。挑頂眼距硬幫為2.6m。

（2）下巷除保留原有20m雙排超前支護外，在滯後工作麵刮板輸送機0.6~5m距離架鋼梁木腿棚，棚距為0.8m。在木棚的軟幫用板梁封幫，板梁間距為0.2m，起到接矸作用，巷道隨著架棚清到硬底。

（3）強製放頂在放頂線處裝藥放炮，每眼裝藥量為0.75kg。

（4）留巷加強支護與基本支護同步進行。加強支護滯後工作麵50～60m。每兩架棚間靠軟幫棚頭處打兩棵單體液壓支柱，在鋼梁中心打一單體液壓支柱，同時在棚子的軟幫親口處打一加強木柱。滯後工作麵50～60m以外的單體液壓支柱要翻下前運再支護進行循環。

5 沿空留巷礦壓觀測

挑頂卸壓留巷礦壓觀測是在杏花煤礦西采區右石門135采煤工作麵下巷（23^#左一巷）進行，觀測長度為142m。曆經1個月零12d。在觀測期間，8次周期來壓，平均每天推進3.3m。觀測期間回采煤量為49 416t，平均每天回采的煤量為1 149t。

5.1礦壓觀測段支架狀況

礦壓觀測段巷道支架不完好的木棚14架，不完好率8％。硬幫棚腿在142m範圍內，木棚腿全部完好。軟幫棚腿折損12根，折損率6.7％。其中鋼梁壓裂、壓劈6根，壓劈率為3.4％。鋼梁被壓折3根，折損率為1.6％。

5.2 觀測結果03manbetx

根據現場觀測資料，通過微機處理後03manbetx ，以頂板移近量，移近速度及壓力顯現作為劃分影響區的標誌，可將留巷期間的頂底板移近和壓力顯現的不同幅度劃分為三個區：

（1）A－頂板活動劇烈區（距工作麵放頂線0～30m）。頂底板平均移近量為141.4mm，占總移近量的60％。

（2）B－頂板活動影響減弱區（距工作麵放頂線30～60m），頂底板移近量為55.8mm，占總移近量的23.9％。

（3）C－頂板活動穩定區（距工作麵放頂線>60m）頂底板平均移近量36.6mm,占總移近量的15.6％。

采用強製放頂卸壓及巷道單體液壓支柱強有力的補強作用，通過礦壓觀測及實踐證明，工作麵周期來壓對留巷的基本支護並沒有顯著影響。滯後工作麵放頂線50～60m架撤單體液壓支柱時，頂板下沉量及頂板壓力雖有所增加，但巷道的基本支護能有效地支護頂板，保證直接頂的穩定性。

6 施工中遇到的問題及改進措施

（1）留巷架棚初期的鋼梁，由於采用U型鋼梁及工字鋼、鋼梁寬度隻有95～125mm。在動壓區內由於木棚腿受力不均，而有個別棚腿被壓劈。發現問題後，對鋼梁重新加工，在鋼梁兩端親口處各加焊一個250mm×250mm帶邊的鐵托板，防止了鋼梁的滾動，使木棚親口處受力均勻。使用後效果明顯，沒有發生棚腿被壓劈現象。

（2）在留巷期間，軟幫棚腿部分折損，原因是棚腿承受直接頂的大部分壓力及采空區冒落岩石的側向衝擊壓力。並且軟幫棚腿使用楊木損壞較多。發現問題後，軟幫棚腿由Φ18～20cm增加到Φ25cm左右的硬雜木，使木棚的完好率由原來的8％下降至3％。

7 經濟效益及推廣前景

（1）直接經濟效益。卸壓留巷與碼矸石帶留巷在經濟上相比。工作麵推進度比碼矸石帶提高2.3倍；效率提高2.4倍；單位成本下降34％；每米巷道減少費用276元/m。已施工巷道1 058m，可節約資金29.2萬元。

（2）推廣前景。該巷從所實現的1 058m巷道的外觀效果看，巷道狀況良好，結構簡單。可以滿足回風、行人、運料等要求。並為工作麵高產高效創造了良好的條件，具有良好的推廣前景。

8 ，幾點體會

（1）通過挑頂卸壓取消矸石帶是否成功，客觀

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td="14292">上取決於圍岩的性質，主觀上取決於采用巷道支護是否與實際頂板狀況相適應，不能一概而論。

（2）人工挑頂應將老楠的岩層挑開，因而挑頂眼的眼深應根據不同的頂板條件進行適當的調整，把握好挑頂眼的深度和角度，否則會前功盡棄。

（3）采用挑頂卸壓留巷，為提高其效果，減少維修量，應盡快加以複用。否則維修量會隨時間的延長而增加，沿空留巷的費用也相應增加。

（4）卸壓法留巷對於傾斜巷道需進一步探索，煤層傾角大於15°的走向長壁後退式開采的工作麵，在尾巷的留設需加強軟幫側護矸 措施。

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