煤矿沿空留巷技术的应用讨论

煤矿沿空留巷技术的应用讨论

范涛

国家能源集团神东锦界煤矿，陕西省榆林市神木市719319

摘要：煤炭工业作为主要的能源产业之一，在我国的经济体系中占有比较重要的地位。沿空留巷技术在煤矿开采过程中的重要应用，可以提高煤矿的安全性和开采效率。本文主要讨论了煤矿沿空留巷技术的应用。沿空留巷技术是一种新型的煤矿开采技术，它能够在煤矿开采过程中留下一定的空间，以减少对环境的破坏，同时提高煤矿资源的开采效率。本文首先介绍了沿空留巷技术的重要性，然后详细阐述了沿空留巷技术的技术原理，最后探讨了沿空留巷技术在煤矿生产中的具体应用分析。

关键词：煤矿；沿空留巷技术

引言

随着煤矿资源的不断开发，传统的煤矿开采技术已经无法满足人们对煤矿资源的需求。传统的煤矿开采技术往往会对环境造成严重的破坏，同时也会浪费大量的煤矿资源。因此，研究一种新型的煤矿开采技术显得尤为重要。沿空留巷技术作为一种新型的煤矿开采技术，具有减少环境破坏、提高煤矿资源开采效率等优点，已经在我国的煤矿生产中得到了广泛的应用。

1.沿空留巷技术的重要性

沿空留巷技术在现代城市建设中的重要性不容忽视，它通过利用地下空间资源，为城市交通、基础设施、商业和居民生活提供了新的发展空间。在土地资源日益紧张、人口和车辆增长不断加快的背景下，沿空留巷技术成为提高城市空间利用率、缓解地面交通压力、提升城市交通安全的重要手段。此外，沿空留巷技术还有助于促进城市经济发展，通过建设地下商业、停车场等设施，为城市增添商业活力，带动就业和消费。同时，该技术还能有效保护城市环境，减少交通污染，提高居民生活质量。

2.沿空留巷技术的技术原理

沿空留巷技术是一种地下空间开发利用的技术，其主要原理是在已有地下空间的基础上，通过技术手段进行改造和利用，形成新的巷道或隧道。该技术的核心在于巷道或隧道的支护和加固，以确保其在开挖和使用过程中的稳定性和安全性。在沿空留巷技术中，支护和加固是关键环节。支护是指在巷道或隧道开挖过程中，对周围岩土进行支撑和加固，以防止岩土松动、塌方等事故的发生。常用的支护方法包括锚杆、锚索、钢支架等。加固则是在巷道或隧道周围进行加固处理，以提高其承载能力和稳定性。常用的加固方法包括注浆加固、冻结法、地热加固等。此外，沿空留巷技术还需要考虑巷道或隧道的通风、排水、照明等问题。通风是为了保证巷道或隧道内的空气质量，防止有毒、有害气体积聚；排水是为了防止巷道或隧道内积水，影响其使用和安全性；照明则是为了保证巷道或隧道内的能见度，便于使用和维护[1]。

3.沿空留巷技术在煤矿开采应用中的问题

3.1支架技术落后导致应用效果较差

在我国煤炭行业中，支架技术被广泛应用于增强地下开采过程中的掘进系统稳定性，以此提升作业面的平整度和保障采煤作业的安全性。然而，实践表明，这项技术在浅部矿井中的应用效果显著，但随着矿井开采深度的加大，支架所需承受的压力和水压增大，导致其稳定性随之降低。此外，在大型矿井中，需要设置众多的支架以支撑巷道，这不仅加剧了支护工作的复杂性，还可能在采矿过程中引发安全风险。伴随着科技进步，传统支架技术在实际施工中的不足逐渐显现，其已无法全面满足现代煤炭生产的需求。

3.2煤矸石法的开采工作效率不理想

在煤炭产业中，煤矸石的清理是采煤作业的一个重要环节。传统的煤矸石处理方法通常简便易行，不需要额外的设备投入，因此对煤矿公司来说，似乎没有必要进一步增加成本去研究和改进。然而，这种做法忽视了对煤矸石有效利用的研究，导致了煤矸石堆在堆放和处理过程中出现滑动和塌陷的问题，这对矿山作业的安全构成了严重威胁。如果不对此进行根本性的改善，长期下去，不仅会导致资源的浪费，还可能因为煤矸石堆的不稳定而引发安全事故，影响生产的连续性和安全性[2]。

3.3巷帮填充支护效果较差

为了实现煤矿的高效与可持续发展，矿井运营者通常会采取回填技术来巩固矿井结构。这种技术在应对沿空巷道压力变化时，能够灵活调整支护策略，以保持整体结构的稳定。然而，在实际应用过程中，由于材料层厚度的局限性，这一技术并未能有效达到预期的巷道支护目标，反而削弱了支护效果。

4.沿空留巷技术的具体应用分析

4.1沿空留巷技术方案

在实施沿空留巷技术时，首要任务是对工作面上的关键覆岩块体稳定性进行详细评估。研究表明，在二次采动的影响下，这些块体在经历断裂过程后，可以形成较大的稳定结构块。然而，在综合放顶煤作业面留巷的稳定性分析中，我们发现直接顶与留巷顶煤的悬臂结构在高压作用下稳定性较差，容易发生弯曲现象，从而影响自由端的支撑效果。为了避免这种情况，需要采取措施增强悬臂结构的稳定性，提高其抗弯曲能力，确保在采动过程中留巷顶煤的稳定。这可能包括改进支护设计，增强巷道围岩的固定作用，或者采用新型材料和技术来提高支撑系统的整体性能。

4.2提高充填体强度

巷帮填充支护技术在当前的矿井支护实践中被广泛采用，但由于材料强度方面的限制，它往往不能完全满足巷道支护的实际需求。为了克服这一缺陷，提升填充体的结构强度成为了一项重要任务。常见的增强措施之一是采用膜袋加固技术，通过这种方式来增强充填体的稳定性。在具体实施膜袋加固技术时，一项关键步骤是在充填作业之前，将螺纹钢对拉钢筋布置在充填膜袋内部，以形成一种钢筋网结构。此外，为了确保加固效果，施加在螺纹钢对拉钢筋上的侧向约束力需要根据充填液体的凝固特性来调整。

4.3超前强化支护

在煤炭开采过程中，尽管采用了混凝土石墙作为支护手段，但由于顶板与石墙之间可能存在的衔接不牢固问题，使得支护效果受到影响。为了在实施沿空留巷技术时更有效地保障巷道安全，引入了超前支护策略。这一策略涉及在正式支护步骤之前，先建立起一套由“铰接顶梁+超前单体”构成的超前支护体系。该超前支护体系通过使用铰接顶梁和超前单体支柱，提前为巷道提供支撑，从而增强巷道的稳定性。这种方法不仅有助于预防顶板事故，而且能够提高整个支护结构的承载能力，确保在后续的采煤作业中，巷道的安全性得到充分保障[3]。

4.4补强顶板锚索

在实施沿空留巷技术的过程中，为了提升其实际应用的价值，至关重要的是在留巷的顶板上合理布置锚索。这种布置应与传统的锚索支护相结合，通过错综复杂的布局来增强顶板的稳定性。为了确保锚索的有效设置，必须在前期的数据收集和分析上下足功夫，以便优化锚索的布置方案。这一策略的核心在于，通过精确的数据支持，避免过多的锚索布置导致资源浪费，同时确保顶板控制的效果不会因为锚索的过量使用而降低。

4.5降低垮落影响

在支护工作完成后，矿井在采动过程中可能会遭遇各种垮落风险，这对沿空留巷的建设效果构成了挑战。为了有效控制这些风险，保障工程质量，需要采取一系列措施。一方面，可以对废弃的钢材质柱腿进行再利用，通过合理的设计和安装，将它们转化为支撑结构的一部分，增强巷道的稳定性。这种方法不仅能够节约成本，还能够提高资源的利用效率。另一方面，必须采取措施预防岩块的垮落。这可能包括加强对岩体的监测，使用柔性的支护材料来吸收岩体的变形能量，或者通过注浆等手段加固岩体，减少垮落的可能性。

结束语

在煤矿中使用沿空留巷技术，可以有效保证煤矿的效率、效益和安全。但在具体应用中还存在一些不足之处，需要工作人员正确认识和分析问题并查找原因，逐渐优化设计、选择合适原材料、强化支护效果、事故应急预案等，以充分发挥沿空留巷技术在煤矿开采中的应用效能。

参考文献：

［1］王亚军，杨军，高玉兵，等.切顶卸压沿空留巷动压承载临时支护技术研究［J］.煤炭工程，2018，50(3)：30-36.

［2］邰高峰.沿空留巷技术在煤矿开采中的应用［J］.机械研究与应用，2018(2)：176-177.

［3］刘碧野.煤矿综采过程中对沿空留巷技术的应用探讨［J］.能源与节能，2018(5)：16-17.