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摘 要 ：无煤柱开采是合理开发煤炭资源,提高煤炭回收率,减少巷道掘进量,缓解采掘紧张关系,改善巷道维护,有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效果的一项先进的地下开采技术.本文通过在神华宁夏煤业集团石沟驿煤业分公司010608综采工作面运顺实施沿空留巷技术,采用透水不透浆柔性模板替代刚性模板,将混凝土注入柔性模板内,在采空区与运顺之间砌筑一道密闭混凝土连续墙,弥补回采造成的巷道一帮的缺失,与原有巷道内的支护形成一个整体,共同承担回采动压及其它的巷道压力,以便该巷作为下一个工作面回顺使用,收到了良好效果.
关 键 词 ：综采工作面 沿空留巷 柔模 泵注混凝土
0 引言
石沟驿煤业分公司010608工作面位于井田一采区四区段南翼,工作面西南侧（上侧）是010606采空区,东北侧（下侧）是设计的010610工作面（未采动）,010608综采工作面运顺走向长度1450m,布置在六煤层中,掘进范围内煤层赋存稳定,层理分明,节理发育,硬度较小,掘进层位内六煤厚度在1.8～2.4m之间变化,即巷口处煤层厚度1.84m,切眼口煤层厚度2.4m,煤层平均厚度2.1m,煤层倾角12°,其中煤层中上部含有一层0.1m夹矸,夹矸厚度稳定,煤岩普氏系数f等于1～4.直接顶为粉砂岩,老顶为泥质中粒砂岩,直接底为泥岩,老底为粉砂岩.
1.巷道原支护设计
010608综采工作面运顺为矩形断面,宽度4.65m,高度3.05m,原支护设计为锚杆、锚索支护,顶板和巷道下帮锚杆为Ф20×2200mm螺纹钢锚杆,顶板锚杆间排距800×900mm,下帮锚杆间排距800×800mm,上帮锚杆为Ф16×2000mm玻璃钢锚杆,间排距800×900mm,锚索为Ф17.8×7000mm钢绞线,间距3m.
2.沿空留巷方案
柔模泵注混凝土沿空留巷技术在010608综采工作面运顺实施,该巷道留巷后作为010610综采工作面回风巷使用.
2.1 沿空留巷设计
2.1.1 沿空留巷断面
010610综采工作面回风巷断面要求宽度不小于3m,在满足巷道断面要求的情况下,考虑到留巷后巷道后期变形量,决定将留巷后巷道宽度取为3.5m,预计留巷稳定后巷道宽度3.3m,高度2.7m.
2.1.2 沿空留巷混凝土墙
由于巷道围岩直接顶为粉砂岩,老顶为泥质中粒砂岩,直接底为泥岩,老底为粉砂岩,顶底板受采动、水浸湿影响后均为泥岩.为了解决软底问题将留巷连续墙体做成矩形体,柔模混凝土墙设计强度C25,宽1.0m,高度3.05m,浇筑于巷内.
为了增加混凝土后期强度,混凝土墙上设置锚栓,锚栓规格为：Φ22×1100mm,锚栓两端丝扣各100mm,间排距为1m×1m.靠采空区一侧采用木点柱,木点柱规格Φ200×3000mm,间距1m,木点柱不回收.其留巷支护断面图如下图1、2所示.
图1 留巷支护及滞后支护断面图
图2 正常段顶板补强支护平面图
2.2 沿空留巷超前补强支护设计
010608运顺直接顶为粉砂岩,老顶为中粒砂岩,受采动及浸水影响顶板变为泥岩,因此在进行沿空留巷前要对010608运顺顶板进行超前补强支护.对顶板采取打补强锚索补强.补强锚索采用Ф17.8×7000mm钢绞线,补打三排：其中两排以留巷中心线为基准对称布置,间排距2m×1.8m；另一排在靠近采空区侧肩窝处,锚索排距1.2m.
2.3 沿空留巷滞后支护设计
在沿空留巷过程中,受剧烈采动影响的仅是工作面前后方的某一地段,随着工作面采过一定距离,采动影响也逐渐减弱,所以没有必要对整条巷道都按剧烈采动影响的要求进行支护,这就只需要进行临时滞后支护.
据石沟驿煤业分公司实际经验,010608工作面运顺滞后支护选用DZ3150单体支柱配合9#π型钢梁支护,一梁四柱,间排距0.8m,滞后工作面支护距离100m,以防止回采过程中矿压显现对预留巷道的破坏.滞后支护断面图如图1所示.
2.4 柔模泵注混凝土
2.4.1 柔性模板
柔性模板的尺寸必须结合巷道断面大小及施工条件综合考虑.考虑混凝土支护体浇注与原煤层赋存位置的关系,考虑到施工误差以及柔性模板的富余量,选择两种规格的柔性模板：长×厚×高等于2×1.0×3.5m和3×1.0×3.5m.柔模上设有灌注口和锚栓孔等预留孔,方便灌注.
2.4.2 泵注混凝土
柔模泵注混凝土支护技术的最大创新就是利用了柔性模板的透水不透浆特性,这就要求混凝土必须有很大的流动性,但大的流动性又不能对设计强度有所削弱,这使得柔模泵注混凝土设计与普通的混凝土设计有所不同,在保证流动性的同时也要加大水泥的用量.
混凝土设计标号C25,柔模泵注混凝土设计与普通混凝土设计相比,第一,砂率要比普通混凝土大；第二,石子的最大粒径要与输送管的直径、输送距离及柔模厚度相适应；第三,搅拌的混凝土水灰比和塌落度要符合混凝土和易性的要求.
混凝土配合比
2.4.3 柔模泵注混凝土原理
010608工作面运顺沿空留巷采用柔模泵注混凝土支护方式,具体过程是预先制作柔性模板,柔性模板通过单体支柱固定在巷内靠采空区一侧,之后用混凝土泵将大流动性混凝土拌和物灌入柔模中,利用柔模透水不透浆的特性,将多余的水分排出,降低水灰比,实现混凝土的物理与化学自密实,混凝土强度达到设计要求,这样在巷道内部就形成一个混凝土连续墙式支护结构.
3.结论
柔模泵注混凝土支护方法继承了混凝土连续整体支护的刚性,为沿空留巷中的刚性巷旁支护.巷道施工后,根据现场观测,巷道两帮和顶板移近量较小,不到300mm,但是底鼓量平均为500mm,最大800mm,在巷道使用前,需要起底使巷道达到设计高度要求.总体来说,巷道基本上稳定,顶板完整,能满足使用需要.