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【摘要】在中厚煤层推广沿空掘巷，留设窄小煤柱。对于避免支承压力峰值带，减小巷道围岩变形量，提高煤炭回收率，提高经济效益以及安全生产具有积极的意义。
【关键词】沿空掘巷；窄小煤柱；支护设计
珲春矿业集团板石煤业公司在投产初期，在相邻区段回风顺槽布置上，一般都采用较大煤柱护巷，煤柱宽度在30m左右。此种布置方式一是造成煤炭资源不必要的损失和浪费；二是巷道布置在应力升高区内，巷道顶底板和两帮移近较大，巷道维修量大，而且护巷效果不佳。
1、地质概况
12011采煤工作面回风顺槽沿空布置，沿20#煤层顶板施工，设计工程量580m，巷道断面为斜矩形，净宽4.2m，中顶净高2.4m，荒断面10.5 m2，净断面9.6m2，采用锚网及钢筋梯和锚索组合支护。该面上接12003 工作面采空区，留有5.0m煤柱，地表为稻田（垂深约为450m），下部为未采区，巷道左至采区下山，右至暗主井。20#煤平均厚2.60m，煤层沉积稳定，结构简单，含夹石1～2层，夹矸厚0.1～0.9m，夹矸厚度不稳定。顶板为平均1.8m厚的粉砂质泥岩，胶结不好，再上为20.3m厚的细砂岩，底板为0.2m厚的炭页岩，往下为粉砂质泥岩。该区域地层结构总体上呈单斜结构，地质构造较简单，煤层倾角变化不大，为8～15°。20#煤老顶砂岩含水较少，水文地质类型为簡单，个别地段打锚索后有滴水现象。
2、采空区边缘煤层矿压显现规律及区段巷道位置的选择
2.1采空区边缘煤层矿压显现规律
上区段工作面回采后，随着顶板冒落和煤层上覆岩层的移动，使巷道原岩应力重新分布，在采空区沿倾斜方向产生侧向支承力，巷道内从煤体边缘向煤体深部可分为三个不同的矿压显现带：Ⅰ——卸载带；Ⅱ——支承压力带；Ⅲ——原岩应力带，如图
2.1.1采空区煤体边缘卸载带（Ⅰ）。采空区顶板冒落后，围岩应力重新进行分布，采空区边缘煤体在高应力作用下，不同程度上产生变形和破坏，使其承载能力大幅度降低。从而形成较原岩应力为低的卸载带。卸载带的宽度与作用应力大小、煤层采高和煤质软硬有关，此卸载带宽度可达到1m～6m。
2.1.2支承压力显现带（Ⅱ）。采空区边缘煤体遭到破坏后已基本失去承载能力，对上覆岩层支承力向煤体深部转移，从而形成沿倾斜方向的支承压力影响带，也称应力增高带或增压区。
2.1.3原岩应力带（Ⅲ）。在支承压力达到峰值以后，随着远离煤体边缘，支承压力影响逐渐减弱，至煤体内部一定距离处即转入原始应力状态，称原岩应力带。
2.2区段回风顺槽位置的确定
根据矿压显现规律，传统留较大煤柱护巷技术，区段回风顺槽布置在支承压力显现带中，是处在压力增高区。
3、煤柱尺寸的确定
为减小巷道断面收缩率，确保巷道服务年限和减少煤炭损失，必须合理确定煤柱宽度，因煤体边缘受采煤过程中动压影响，煤壁松散，贯穿裂隙较多。
4、沿空巷道的支护设计
4.1巷道断面的设计
因所参与试验的巷道均为综采工作面回风顺槽，采用综掘机施工，根据煤层厚度，在掘进期间为满足运输煤（矸）和材料运输、通风和行人的要求，巷道设计为机轨合一巷，所以巷道断面设计为矩形，净宽为4.2m，净高为2.8m。沿煤层顶板施工。
4.2支护形式和支护参数设计
巷道顶板和两帮均采用锚杆+钢带+金属网+锚索联合支护方式，锚杆间排距为800mm×800mm，锚杆长度为2.0m，直径为20mm。顶板每排布置6根，上帮布置4根，下帮布置3根，锚索采用6.3m长，直径为15.24mm。间排距为1.5m×2.4m。
4.3支护材料
（1）顶板和两帮锚杆采用Φ20mm×2000mm左旋无纵筋螺纹锚杆，2支CK2335锚固剂。（2）锚索采用Φ15.24mm预应力钢绞线，长度为6300mm，2节M2335和3节CK2335锚固剂。（3）金属网、钢筋梯子梁：锚网选用8#铁线编织成的规格为4200mm×900mm的菱形网；钢筋梯子梁由Φ10mm钢筋双面焊接而成，长4200mm，宽70mm。
4.4矿压观测
矿压分析：在掘进期间进行顶板下沉量观测结果表明，巷道在开掘30d之内，围岩变形较为强烈，30d以后顶板及两帮趋于稳定。在观测期间顶板最大下沉量为40mm。并且巷道煤体侧帮变形量要大于采空区侧帮的变形量。
5、沿空掘巷施工中主要安全技术问题
（1）巷道施工过程中必须对上区段采空区内定期做气体抽样分析，避免采空区内瓦斯超限，必要时对采空区内进行瓦斯抽放；（2）探明采空区内积水情况，如积水量大，先将采空区内水排净；（3）巷道施工过程中，必须对巷道进行精确定向，每50m设一经纬点校核巷道方位；（4）巷道施工过程中每30m设一处矿压观测站，对顶底板及两帮移近量进行动态观测。并定时分析顶板及两帮变化规律；（5）巷道施工时必须采用综掘机施工，防止爆破破坏顶板及两帮煤体的连续性和稳定性；（6）施工时正确使用甲烷传感器，防止施工过程中瓦斯超限。
6、施工措施
（1）12011工作面回风顺槽采用综掘施工工艺，循环进度为0.8m，短掘短支，边支边掘，锚网、锚索支护紧跟迎头，实现及时支护。（2）合理选择支护材料和支护参数，保证支护强度。（3）巷道遇断层破碎带时，应及时加大支护强度，提高支护等级，采用加大锚固长度，缩小锚杆锚索间距或改用架棚等方法，保证施工安全。
7、施工效果
沿空窄煤柱掘巷时，采用锚网索组合支护。根据顶板压力观测值：52KN，锚杆拉力为63KN。锚索拉力为100KN。锚杆作用明显，参数合理，有效地控制了顶板变形，具有支护效果好、掘进速度快、材料消耗低、生产环节少等优点。
8、结论
采用沿空窄煤柱掘巷时，不仅能提高煤炭的采出率，同时又是避免于集中应力影响的有效途径。“同采高窄煤柱”沿空掘巷是一种既接近完全沿空掘巷矿压显现规律，同时又有利于巷道维护，煤柱起到挡矸、防治水、易于防火的一种有效的巷道布置方式。
板石煤矿成功采用沿空掘巷的两个工作面同比采用传统大煤柱多回收煤炭5万t，直接创造经济效益达2000多万元。实践证明：采用沿空掘巷技术对于有效提高煤炭采出率，创造了良好的经济效益具有积极的意义。
【关键词】沿空掘巷；窄小煤柱；支护设计
珲春矿业集团板石煤业公司在投产初期，在相邻区段回风顺槽布置上，一般都采用较大煤柱护巷，煤柱宽度在30m左右。此种布置方式一是造成煤炭资源不必要的损失和浪费；二是巷道布置在应力升高区内，巷道顶底板和两帮移近较大，巷道维修量大，而且护巷效果不佳。
1、地质概况
12011采煤工作面回风顺槽沿空布置，沿20#煤层顶板施工，设计工程量580m，巷道断面为斜矩形，净宽4.2m，中顶净高2.4m，荒断面10.5 m2，净断面9.6m2，采用锚网及钢筋梯和锚索组合支护。该面上接12003 工作面采空区，留有5.0m煤柱，地表为稻田（垂深约为450m），下部为未采区，巷道左至采区下山，右至暗主井。20#煤平均厚2.60m，煤层沉积稳定，结构简单，含夹石1～2层，夹矸厚0.1～0.9m，夹矸厚度不稳定。顶板为平均1.8m厚的粉砂质泥岩，胶结不好，再上为20.3m厚的细砂岩，底板为0.2m厚的炭页岩，往下为粉砂质泥岩。该区域地层结构总体上呈单斜结构，地质构造较简单，煤层倾角变化不大，为8～15°。20#煤老顶砂岩含水较少，水文地质类型为簡单，个别地段打锚索后有滴水现象。
2、采空区边缘煤层矿压显现规律及区段巷道位置的选择
2.1采空区边缘煤层矿压显现规律
上区段工作面回采后，随着顶板冒落和煤层上覆岩层的移动，使巷道原岩应力重新分布，在采空区沿倾斜方向产生侧向支承力，巷道内从煤体边缘向煤体深部可分为三个不同的矿压显现带：Ⅰ——卸载带；Ⅱ——支承压力带；Ⅲ——原岩应力带，如图
2.1.1采空区煤体边缘卸载带（Ⅰ）。采空区顶板冒落后，围岩应力重新进行分布，采空区边缘煤体在高应力作用下，不同程度上产生变形和破坏，使其承载能力大幅度降低。从而形成较原岩应力为低的卸载带。卸载带的宽度与作用应力大小、煤层采高和煤质软硬有关，此卸载带宽度可达到1m～6m。
2.1.2支承压力显现带（Ⅱ）。采空区边缘煤体遭到破坏后已基本失去承载能力，对上覆岩层支承力向煤体深部转移，从而形成沿倾斜方向的支承压力影响带，也称应力增高带或增压区。
2.1.3原岩应力带（Ⅲ）。在支承压力达到峰值以后，随着远离煤体边缘，支承压力影响逐渐减弱，至煤体内部一定距离处即转入原始应力状态，称原岩应力带。
2.2区段回风顺槽位置的确定
根据矿压显现规律，传统留较大煤柱护巷技术，区段回风顺槽布置在支承压力显现带中，是处在压力增高区。
3、煤柱尺寸的确定
为减小巷道断面收缩率，确保巷道服务年限和减少煤炭损失，必须合理确定煤柱宽度，因煤体边缘受采煤过程中动压影响，煤壁松散，贯穿裂隙较多。
4、沿空巷道的支护设计
4.1巷道断面的设计
因所参与试验的巷道均为综采工作面回风顺槽，采用综掘机施工，根据煤层厚度，在掘进期间为满足运输煤（矸）和材料运输、通风和行人的要求，巷道设计为机轨合一巷，所以巷道断面设计为矩形，净宽为4.2m，净高为2.8m。沿煤层顶板施工。
4.2支护形式和支护参数设计
巷道顶板和两帮均采用锚杆+钢带+金属网+锚索联合支护方式，锚杆间排距为800mm×800mm，锚杆长度为2.0m，直径为20mm。顶板每排布置6根，上帮布置4根，下帮布置3根，锚索采用6.3m长，直径为15.24mm。间排距为1.5m×2.4m。
4.3支护材料
（1）顶板和两帮锚杆采用Φ20mm×2000mm左旋无纵筋螺纹锚杆，2支CK2335锚固剂。（2）锚索采用Φ15.24mm预应力钢绞线，长度为6300mm，2节M2335和3节CK2335锚固剂。（3）金属网、钢筋梯子梁：锚网选用8#铁线编织成的规格为4200mm×900mm的菱形网；钢筋梯子梁由Φ10mm钢筋双面焊接而成，长4200mm，宽70mm。
4.4矿压观测
矿压分析：在掘进期间进行顶板下沉量观测结果表明，巷道在开掘30d之内，围岩变形较为强烈，30d以后顶板及两帮趋于稳定。在观测期间顶板最大下沉量为40mm。并且巷道煤体侧帮变形量要大于采空区侧帮的变形量。
5、沿空掘巷施工中主要安全技术问题
（1）巷道施工过程中必须对上区段采空区内定期做气体抽样分析，避免采空区内瓦斯超限，必要时对采空区内进行瓦斯抽放；（2）探明采空区内积水情况，如积水量大，先将采空区内水排净；（3）巷道施工过程中，必须对巷道进行精确定向，每50m设一经纬点校核巷道方位；（4）巷道施工过程中每30m设一处矿压观测站，对顶底板及两帮移近量进行动态观测。并定时分析顶板及两帮变化规律；（5）巷道施工时必须采用综掘机施工，防止爆破破坏顶板及两帮煤体的连续性和稳定性；（6）施工时正确使用甲烷传感器，防止施工过程中瓦斯超限。
6、施工措施
（1）12011工作面回风顺槽采用综掘施工工艺，循环进度为0.8m，短掘短支，边支边掘，锚网、锚索支护紧跟迎头，实现及时支护。（2）合理选择支护材料和支护参数，保证支护强度。（3）巷道遇断层破碎带时，应及时加大支护强度，提高支护等级，采用加大锚固长度，缩小锚杆锚索间距或改用架棚等方法，保证施工安全。
7、施工效果
沿空窄煤柱掘巷时，采用锚网索组合支护。根据顶板压力观测值：52KN，锚杆拉力为63KN。锚索拉力为100KN。锚杆作用明显，参数合理，有效地控制了顶板变形，具有支护效果好、掘进速度快、材料消耗低、生产环节少等优点。
8、结论
采用沿空窄煤柱掘巷时，不仅能提高煤炭的采出率，同时又是避免于集中应力影响的有效途径。“同采高窄煤柱”沿空掘巷是一种既接近完全沿空掘巷矿压显现规律，同时又有利于巷道维护，煤柱起到挡矸、防治水、易于防火的一种有效的巷道布置方式。
板石煤矿成功采用沿空掘巷的两个工作面同比采用传统大煤柱多回收煤炭5万t，直接创造经济效益达2000多万元。实践证明：采用沿空掘巷技术对于有效提高煤炭采出率，创造了良好的经济效益具有积极的意义。