沿空窄煤柱掘巷安全施工的實踐與探索
工程技術
作者：薛慶恩
【摘要】在中厚煤層推廣沿空掘巷，留設窄小煤柱。對於避免支承壓力峰值帶，減小巷道圍岩變形量，提高煤炭回收率，提高經濟效益以及安全生產具有積極的意義。
【關鍵詞】沿空掘巷；窄小煤柱；支護設計
琿春礦業集團板石煤業公司在投產初期，在相鄰區段回風順槽布置上，一般都采用較大煤柱護巷，煤柱寬度在30m左右。此種布置方式一是造成煤炭資源不必要的損失和浪費；二是巷道布置在應力升高區內，巷道頂底板和兩幫移近較大，巷道維修量大，而且護巷效果不佳。
1、地質概況
12011采煤工作麵回風順槽沿空布置，沿20#煤層頂板施工，設計工程量580m，巷道斷麵為斜矩形，淨寬4.2m，中頂淨高2.4m，荒斷麵10.5 m2，淨斷麵9.6m2，采用錨網及鋼筋梯和錨索組合支護。該麵上接12003 工作麵采空區，留有5.0m煤柱，地表為稻田（垂深約為450m），下部為未采區，巷道左至采區下山，右至暗主井。20#煤平均厚2.60m，煤層沉積穩定，結構簡單，含夾石1～2層，夾矸厚0.1～0.9m，夾矸厚度不穩定。頂板為平均1.8m厚的粉砂質泥岩，膠結不好，再上為20.3m厚的細砂岩，底板為0.2m厚的炭頁岩，往下為粉砂質泥岩。該區域地層結構總體上呈單斜結構，地質構造較簡單，煤層傾角變化不大，為8～15°。20#煤老頂砂岩含水較少，水文地質類型為簡單，個別地段打錨索後有滴水現象。
2、采空區邊緣煤層礦壓顯現規律及區段巷道位置的選擇
2.1采空區邊緣煤層礦壓顯現規律
上區段工作麵回采後，隨著頂板冒落和煤層上覆岩層的移動，使巷道原岩應力重新分布，在采空區沿傾斜方向產生側向支承力，巷道內從煤體邊緣向煤體深部可分為三個不同的礦壓顯現帶：Ⅰ——卸載帶；Ⅱ——支承壓力帶；Ⅲ——原岩應力帶。
2.1.1采空區煤體邊緣卸載帶（Ⅰ）。采空區頂板冒落後，圍岩應力重新進行分布，采空區邊緣煤體在高應力作用下，不同程度上產生變形和破壞，使其承載能力大幅度降低。從而形成較原岩應力為低的卸載帶。卸載帶的寬度與作用應力大小、煤層采高和煤質軟硬有關，此卸載帶寬度可達到1m～6m。
2.1.2支承壓力顯現帶（Ⅱ）。采空區邊緣煤體遭到破壞後已基本失去承載能力，對上覆岩層支承力向煤體深部轉移，從而形成沿傾斜方向的支承壓力影響帶，也稱應力增高帶或增壓區。
2.1.3原岩應力帶（Ⅲ）。在支承壓力達到峰值以後，隨著遠離煤體邊緣，支承壓力影響逐漸減弱，至煤體內部一定距離處即轉入原始應力狀態，稱原岩應力帶。
2.2區段回風順槽位置的確定
根據礦壓顯現規律，傳統留較大煤柱護巷技術，區段回風順槽布置在支承壓力顯現帶中，是處在壓力增高區。
3、煤柱尺寸的確定
為減小巷道斷麵收縮率，確保巷道服務年限和減少煤炭損失，必須合理確定煤柱寬度，因煤體邊緣受采煤過程中動壓影響，煤壁鬆散，貫穿裂隙較多。
4、沿空巷道的支護設計
4.1巷道斷麵的設計
因所參與試驗的巷道均為綜采工作麵回風順槽，采用綜掘機施工，根據煤層厚度，在掘進期間為滿足運輸煤（矸）和材料運輸、通風和行人的要求，巷道設計為機軌合一巷，所以巷道斷麵設計為矩形，淨寬為4.2m，淨高為2.8m。沿煤層頂板施工。