摘要：传统的巷旁支护一般采用矸石带、密集支柱、木垛等支护方式，上述支护方式普遍存在增阻速度慢、支承能力小、密闭性能差、劳动强度大、力学性能与沿空留巷围岩变形不相适应等缺点。针对上述支护方式存在的问题，迎峰煤矿设计采用新型高水材料进行巷旁支护，在解决上述问题，首先从迎峰煤矿基本情况出发，根据迎峰煤矿实际情况以及政策文件要求，提出采用沿空留巷的设计，并对沿空留巷设计的施工工序以及重要材料进行详细的分析设计，以满足本煤矿的开采需求。

　　关键词：迎峰煤矿；沿空留巷；高水材料

　　1迎峰煤矿的基本情况

　　迎峰煤矿位于贵州省大方县竹园乡境内，矿井属煤与瓦斯突出矿井，各煤层均有煤与瓦斯突出的危险。井田内含煤层及煤线13~16层，平均14层，其中可采、大部可采煤层5层，煤层平均倾角5。。可采煤层顶板岩性多为粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩；底板岩性多为泥岩、粉砂质泥岩，矿井工程地质条件中等。井田内无大的断裂构造及褶曲发育，仅在开采及钻孔施工过程中揭露了一些小断裂及褶曲，井田构造复杂程度中等。井田各可采煤层自燃倾向性均为Ⅲ类不易自燃煤层。矿井目前采用综采采煤工艺，采用留窄煤柱沿空掘巷的方式，区段间煤柱宽度7~22m。根据省人民政府关于强化煤矿瓦斯防治攻坚进一步加强煤矿安全生产工作的意见“黔府发〔2020〕3号”的要求，迎峰煤矿需改用沿空留巷技术［1-2］。

　　2沿空留巷

　　沿空留巷是一种重要的无煤柱开采技术。采煤工作面回采后，采用一定的技术手段，并用专门的支护材料，沿采空区边缘维护好上区段工作面，运输巷作为下区段工作面的回风巷。这种沿采空区保护巷道的做法被称为沿空留巷［3］。

　　2.1沿空留巷的重要性

　　2.1.1提高资源回收率

　　将一条巷道保留下来作为邻近工作面的一条巷道使用，达到一条巷道两次使用的目的，从而减少掘进巷道的数量，提高煤矿资源的回收率。

　　2.1.2简化生产系统

　　沿空留巷有助于简化生产系统布局，减少采掘队伍的配备，缓解采掘接续紧张，清除顶板应力集中，有效降低采空区自然发火隐患。

　　2.1.3减轻巷道受压变形和破坏

　　沿空留巷通过在空间上使巷道位置躲开支承压力强烈作用区，以及在时间上避开支承压力剧烈影响期，减轻巷道受压变形和破坏。

　　2.2沿空留巷的施工工序

　　工作面割煤→推溜→端头顶板铺网、工作面支架移架→架后充填区域靠采空区侧打密集单体液压支柱→充填区域上方顶板维护→清理支模空间→支模（打设护模单体液压支柱、挂钢筋网、挂充填袋、穿对拉锚杆、扎口、安装钢筋梯*梁、安装锚杆托盘螺母等）→泵站打水试泵→泵站上料搅拌→泵送浆液→清洗管路和注浆设备→拆除后方采空区单体支柱、准备下一循环。

　　2.2.1液压充填泵制浆施工工序

　　检查泵站仪表、油箱注油情况→充填泵站试水试压、设备、设施检修→搅拌桶加水到规定高度→加料到规定量→开机搅拌（正常循环时边加料边搅拌）→开泵送料→检查出浆压力→充填结束→清洗搅拌桶及液压泵→下一循环。

　　2.2.2采煤期间施工工序

　　机组从运输巷侧开走→顶溜、铺网、拉架→充填区域靠采空区一侧打设密集单体液压支柱→支架后方打设临时单体液压支柱、顶板支护→下一循环。

　　2.2.3充填准备施工工序

　　充填泵站准备（设备、设施检修等）→充填点清理、平整→打设护模单体液压支柱、架设网片、吊挂充填袋、压梯*梁、穿对拉锚杆、安装锚杆托盘螺母、扎口等→加水、开机搅拌、加料、拌料、输送浆液。

　　2.2.4充填期间施工工序

　　充填至完成（加水、加料、泵料、巡视检查泵站情况、巡视检查充填点情况）→收尾（清洗充填泵、搅拌桶、管路等）。

　　3高水材料简介

　　高水材料是一种高水无机新型材料，分为甲料和乙料，该材料不会产生有害物质，并具有耐高温、不可燃的特点；体积比：水占85%~90%，凝结时间快，100%固化，通过调整水灰比或高水材料配比调整充填体的强度，水灰比1.5:1时，充填体强度可以达到10MPa以上。高水材料力学性能水平见表1。另外，高水材料具有突出的塑性特征，达到峰值强度后承载能力下降缓慢，下降速度远小于混凝土和岩石材料。

　　高水材料具有突出的塑性特征，达到峰值强度后承载能力下降缓慢，下降速度远小于混凝土和岩石材料。如图1所示。

　　4高水材料充填在沿空留巷中的应用优势

　　（1）高水材料充填体具有增阻快、早期强度高、塑性变形性能好、凝结体具有微膨胀性等特点，适应贵州以及西南地区煤层赋存条件下沿空留巷。

　　（2）机械化构筑充填墙体，工艺简单，用人少（一个班只需6人即可完成），劳动强度低，安全性高。

　　（3）高水材料结石率100%，凝结体具有微膨胀性，故密闭采空区效果好，能有效封闭采空区，防止采空区瓦斯涌出和采空区煤层自燃。

　　（4）与工作面回采平行作业，不影响生产。

　　（5）采用双液注浆泵通过两趟高压管，将甲、乙两种浆液输送至充填点，混合后进行充填，输送距离可以达到2000~3000m，输送距离长，辅助运输工作量小，注浆泵站可安设在井下大巷、采区石门、地面等位置。

　　（6）在水灰比1.5:1的条件下，1吨高水材料可以充填2m3的充填体，材料用量小，留巷成本相对较低。

　　5高水材料充填沿空留巷不适用于以下情况

　　（1）煤层倾角：厚煤层倾角＞22°,薄煤层倾角＞30。。

　　（2）顶板条件：顶板上覆有＞3m的破碎岩体。

　　（3）底板条件：如底板岩性较差，充填体容易钻底。

　　（4）地质构造：断层等构造带较多，过断层时危险系数较大。

　　6高水材料与沿空留巷的实际应用

　　迎峰煤矿采用巷旁充填沿空留巷的方式，即沿原有巷道帮在采空区侧充填的方式，该方式能将原有巷道全断面保留，适用于顶板较好的情况［4］，如图2所示。

　　（1）为进一步提高充填体的抗变形能力和承载能力，设计了对拉锚杆、钢筋网、梯*梁与充填袋组成的充填体预应力承载结构，如图3所示。

　　（2）施工速度快，根据材料强度的增长速度满足一天留巷18~24m，不影响工作面回采。

　　（3）采用充填支架或单体液压支柱维护充填区域顶板。液压支架拉架后、采用挡矸支架或单体液压支柱维护采空区顶板，防止采空区矸石下窜。如顶板易离层、破碎，充填区域顶板需要铺设顶网、打设锚杆或锚索。

　　（4）构筑充填空间：搭设充填体外侧的单体液压支柱→挂充填体两侧钢筋网→挂充填袋→挂钢筋梯→穿对拉锚杆。

　　（5）充填体充填：构筑好充填空间后，留下1~2人查看，其余人员到充填泵站搅拌浆液，开始充填，充填流程如图4所示。

　　（6）留巷段加强支护：基本支护采用高预紧力、高强度、大延伸率锚杆与锚索支护。工作面后方80~120m顶板剧烈活动，需采用锚索和单体液压支柱对该段加强支护，减少顶板回转、下沉和巷道底鼓［4］。

　　7结论

　　综上所述，迎峰煤矿采用高水材料沿空留巷技术具有增阻速度快、支承能力大、密闭性能好，沿空留巷成本低、充填费用低、劳动强度小的优点、力学性能适应沿空留巷围岩快的特点。既做到了一巷两用减少掘进工程量，又提高了煤矿资源回收率，达到安全经济开采的目的。

　　参考文献

　　［1］张方哲.中国煤矿资源评估与开发可行性研究［D］.北京：中国地质大学（北京），2010.

　　［2］陈旭伟.深井煤矿沿空留巷设计案例分析［J］.内蒙古煤炭经济，2018（10）：2.

　　［3］杨跃林.浅谈煤矿开采沿空留巷围岩控制理论的应用［J］.工业设计，2011（6）：155.

　　［4］张荣立，何国纬，李铎.采矿工程设计手册［M］.北京：煤炭工业出版社，2003.