1 概述

沿空留巷技術(shù)的采用，對于緩解采煤工作面的接續(xù)，降低巷道的掘進率，提高煤炭回收率及控制煤炭自然發(fā)火有著較好的技術(shù)、經(jīng)濟、安全和社會效益。傳統(tǒng)的碼矸石帶留巷方式，歷史上曾廣為采用。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(yīng)：由于碼矸石帶寬度大（4～5m），工人勞動強度大，影響采煤循環(huán)進度，單產(chǎn)難以提高；碼矸石帶往往需到采空區(qū)取料，作業(yè)環(huán)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，多次修復(fù)巷道，留巷費用高；接續(xù)工程難于安排，本層接本層采面布局更為突出。

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(guān)人員集思廣義尋找新的切合實際的留巷方式，并提出取消矸石帶，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(jù)

根據(jù)采煤工作面頂板垮落后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(tài)。

3 壓力計算及支護參數(shù)的選擇

3.1 挑頂卸壓直接頂壓力計算與支護安全系數(shù)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?cè)朊后w的距離0.6m；

ρ——頂板巖石容重2.5t/m³。

（2）安全系數(shù)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——安全系數(shù)取2；

選擇木棚間距為0.8m；

實際安全系數(shù)： 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(dān)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，待棚子壓垮后才逐漸作用于矸石帶上，使木棚難以支護頂板。

3.3 在裂縫帶巖層運動影響下，加強支護參數(shù)的選擇計算

在周期來壓期間，根據(jù)《礦山壓力及其控制》論述可知，老頂壓力一般為直接頂?shù)?倍。周期來壓期間挑頂卸壓留巷加強支護參數(shù)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）安全系數(shù)：n＝Rˊ/R＝105/39＝2.7

4 留巷方法

（1）取消矸石帶護巷，超前工作面放頂線15m范圍內(nèi)打挑頂眼，并吸取杏花礦開采23^#頂板最小抵抗線的實踐經(jīng)驗，挑頂眼的眼距選擇0.8m，眼深1.8m。根據(jù)所留巷道凈寬的要求，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，在滯后工作面刮板輸送機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）強制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。加強支護滯后工作面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。滯后工作面50～60m以外的單體液壓支柱要翻下前運再支護進行循環(huán)。

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(qū)右石門135采煤工作面下巷（23^#左一巷）進行，觀測長度為142m。歷經(jīng)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范圍內(nèi)，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(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)場觀測資料，通過微機處理后分析，以頂板移近量，移近速度及壓力顯現(xiàn)作為劃分影響區(qū)的標(biāo)志，可將留巷期間的頂?shù)装逡平蛪毫︼@現(xiàn)的不同幅度劃分為三個區(qū)：

（1）A－頂板活動劇烈區(qū)（距工作面放頂線0～30m）。頂?shù)装迤骄平繛?41.4mm，占總移近量的60％。

（2）B－頂板活動影響減弱區(qū)（距工作面放頂線30～60m），頂?shù)装逡平繛?5.8mm，占總移近量的23.9％。

（3）C－頂板活動穩(wěn)定區(qū)（距工作面放頂線>60m）頂?shù)装迤骄平?6.6mm,占總移近量的15.6％。

采用強制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，工作面周期來壓對留巷的基本支護并沒有顯著影響。滯后工作面放頂線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?shù)姆€(wěn)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，由于采用U型鋼梁及工字鋼、鋼梁寬度只有95～125mm。在動壓區(qū)內(nèi)由于木棚腿受力不均，而有個別棚腿被壓劈。發(fā)現(xiàn)問題后，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。使用后效果明顯，沒有發(fā)生棚腿被壓劈現(xiàn)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?shù)拇蟛糠謮毫安煽諈^(qū)冒落巖石的側(cè)向沖擊壓力。并且軟幫棚腿使用楊木損壞較多。發(fā)現(xiàn)問題后，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(jīng)濟效益及推廣前景

（1）直接經(jīng)濟效益。卸壓留巷與碼矸石帶留巷在經(jīng)濟上相比。工作面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(jié)約資金29.2萬元。

（2）推廣前景。該巷從所實現(xiàn)的1 058m巷道的外觀效果看，巷道狀況良好，結(jié)構(gòu)簡單?？梢詽M足回風(fēng)、行人、運料等要求。并為工作面高產(chǎn)高效創(chuàng)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，客觀上取決于圍巖的性質(zhì)，主觀上取決于采用巷道支護是否與實際頂板狀況相適應(yīng)，不能一概而論。

（2）人工挑頂應(yīng)將老楠的巖層挑開，因而挑頂眼的眼深應(yīng)根據(jù)不同的頂板條件進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)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(yīng)盡快加以復(fù)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(yīng)增加。

（4）卸壓法留巷對于傾斜巷道需進一步探索，煤層傾角大于15°的走向長壁后退式開采的工作面，在尾巷的留設(shè)需加強軟幫側(cè)護矸措施。