李洪宝　郭奎超　牛景东　张永生

摘 要：针对刨煤工作面回采特点，提出了刨煤工作面沿空留巷技术，论述了工艺过程中存在问题和改进思路。

关键词：沿空留巷；刨煤工作面；应用

1 工作面概述

铁煤集团小青矿W2713工作面南部为西二Ⅱ期集中轨道运输巷、西二Ⅱ期集中运输巷、西二Ⅱ期集中回风巷；北部为小青矿井田与大明矿井田技术边界； 西侧为F76断层；东侧为W2712工作面。走向长度1775m，倾斜长度225m，面积385200m2，煤层厚度1～1.70m，平均1.39m，工作面可采储量69.08万吨。煤层为单斜构造，倾角2～10度，平均4度。工作面顶板发育一层灰色、灰黑色泥岩伪顶，其厚度0.10～1.4m，平均0.8m，水平层理，松软易碎，易冒落，节理、裂隙发育。工作面直接顶为中、粉砂岩互层，夹泥岩层；老顶为粉砂岩、粗砂岩、砂砾岩为主的砂岩互层；直接底为粉砂岩。

该工作面所用采煤设备为铁煤集团引进的第四套刨煤机，最低开采厚度0.8m，9-38Ve/GH5.7滑行刨，PRT-GH-PF3/822型端卸式运输机，SZZ-800/315型转载机，PCM-160型破碎机和ZY4800/06/16.5D型液压支架，ZZHCY9600/9.4/16型和ZZHC7840/10.4/17型巷旁充填液压支架，ZT2×4000/18/35型超前支护替棚液压支架。

2 巷道布置

W2713工作面采用沿空留巷、Y型通风方式。工作面采用两巷入风、一巷排风布置。巷道分别为W2713运输顺槽、轨道顺槽和W2712运输顺槽。W2713工作面回采时，W2713运输顺槽、轨道顺槽为入风巷，W2712运输顺槽作为W2713工作面回风巷。W2713运输顺槽为三心拱断面，高度为3.3m，宽度为5.6m，断面16.8m2；采用钢带、锚杆、金属网联合支护，用于进风、运煤及辅助运输。W2713轨道顺槽为矩形断面，高度为2.8m，宽度为5.0m，断面为14.0m2，采用钢带、锚杆、金属网联合支护；用于工作面進风及辅助运输。W2712运输顺槽为矩形断面，高度为3.0m，宽度为5.6m，断面为16.8m2，采用钢带、锚杆、金属网联合支护；用于工作面回采时的回风。

3 采煤工艺

W2713工作面采用走向长壁后退式一次采全高的刨煤机机械化采煤法。轨道顺槽采用混凝土材料充填沿空留巷，其余采空区顶板自然垮落法管理。采煤工艺流程为刨煤机割煤、装煤→可弯曲刮板运输机运煤→电液控制系统控制推移运输机→电液控制系统控制拉移支架支护顶板。

3.1 落煤方式。采用刨煤机双向穿梭式切割的落煤方式，采用“Z”字型进刀方式。工作面所有的支架动作一次为一个循环，循环进度0.6m。刨头由机头向机尾方向运行为上行，刨头由机尾向机头方向运行为下行，上行最大刨深为（进刀深度）为120mm，下行最大刨深为70mm；可根据现场煤层的高度、硬度、顶底板情况适当调整刨深。上行最大速度为1.92m/s，下行最大速度为0.96m/s。

3.2 装煤、运煤方式。刨头在运行落煤的同时进行装煤，回采出的煤由运输机运出工作面，经端卸式运输机进入转载机→工作面运输顺槽→W2集中运输巷→W2皮带大巷→缓冲仓→主井→地面。

3.3 顶板控制方式

W2713工作面采用两柱掩护式液压支架维护顶板，液压支架在电液控制系统的控制下自动拉移。采空区顶板自然垮落法管理。

4 沿空留巷

4.1 充填工艺流程

材料运输→移架、架后支护、清理→机械立模→搅拌输送→充填→清洗泵、管路

4.2 充填主要设备

充填泵、控制开关动力电源由W22#变电所引出，由于初次使用职工操作不熟练，充填泵布置在距离工作面较近的200m处，并在充填泵与充填地点间设置语言信号；随着工作面回采，逐渐加大充填泵和工作面的距离，最终控制在500m以内；充填泵由绞车牵引移动。

4.3 充填材料

沿空留巷充填材料选用膏体混凝土，其主要成份是：硅酸盐、砂子、粉煤灰及速凝剂。

4.4 移架、架后支护清理

机尾151#采用ZZHCY9600/9.4/16型巷旁充填液压支架、152#采用ZZHC7840/10.4/17型巷旁充填液压支架，本支架为滞后支护形式。刨煤机割煤时，巷旁充填液压支架随工作面支架推移及时将伸缩梁伸出，同时将推杆伸出推溜，推杆伸出约1500mm时推溜时，巷旁充填支架进行移架，移架后对充填空间杂物清理干净，并将该空间顶底板整理平整。

4.5 机械立模

工作面采用ZZHCY9600/9.4/16型巷旁充填侧模板支架、ZZHCY7840/10.4/17型巷旁充填后模板支架、液压支护模板，支架自行前移机械立模。充填前，要调整三块模板处于良好状态；调整好充填模板后，将充填管路架设好，准备进行充填。

4.6 充填

检查确定混凝土充填泵工作状况正常，管路畅通后，方可进行材料的搅拌输送；进料要均匀连续，配水要严格控制水灰比；注意观察设备的工作压力和状况，管路堵塞立即停机处理。输送段巷道坡度较大时，为防止管路堵塞，在充填开始，先用0.5m3的细料（水泥、粉煤灰含量高，细沙、石子含量低）泵送，膏体混凝土材料进入充填模，要观察材料的平流堆积状况，材料要充满充填模板并充分接顶。充填临近结束时用0.5m3的细料泵送。

4.7 冲洗充填泵、充填管路

充填工作完成后，进行充填泵和充填管路的清洗。

充填泵的清洗：用清水把泵里外洗刷一遍。

5 生产过程的存在问题

该工艺虽然实现了成功，但在生产过程中也存在如下问题：

5.1 混凝土墙的强度

混凝土充填的初期直接采用沙子和水泥混料，粒度小，但抗压强度低。充填后12天观察，发现有15米压裂，出现缝隙，漏风，又重新喷浆处理。后改用在混凝土墙内加钢筋骨架，骨架规格1800×1600mm，采用14钢筋焊制，眼距100mm，增加骨架段混凝土墙提高了强度，没有出现压裂现象。

5.2 混凝土墙不能接顶问题

充填料为流体，造成墙顶端接顶不实，不平处有200mm高的空间，不能有效封闭，出现漏风现象，并造成顶部下沉。需采用二次喷浆进行封堵。

5.3 混凝土墙凝固时间问题

初次充填因速凝剂配比问题，凝固时间长达7个小时，后经厂家反复试验，调整配比，但凝固时间仍达到4个小时，暂时仍未达到要求。

5.4 对顶板岩性的适用性问题

该工作面顶板岩性直接顶为中、粉砂岩互层，夹泥岩层较破碎，沿空留巷支架移架后，部分顶板脱落，需人工清理，清理过程中一是存在空顶作业现象，不安全，二是劳动强度大，清理出的货要人力运送到运输机上，每次清理时间大约在1个半小时左右。如顶板岩性较好，则没有此问题，也比较适合该工艺。

5.5 沿空留巷支架的适用性问题

采用ZZHCY9600/9.4/16型巷旁充填侧模板支架、ZZHCY7840/10.4/17型巷旁充填后模板支架、液压支护模板进行机械立模。充填前，要调整三块模板处于良好状态；调整时间较长，同时因巷道高度变化，经常出现模板不能接顶的情况，需对模板的上部空间用木板、断道木、原木等进行封堵，封堵不严还易造成混凝土流入支架内部，清理相当困难，影响支架正常工作。该支架长度为米，移架阻力较大，多次出现拉坏连接装置的现象。

5.6 充填泵的上料问题

该充填泵为德国进口产品，存在的突出的问题就是该设备的上料口在上端，高度1.5米。上料时需人力抬高，增加了劳动强度，后经现场调研，对该设备进行了改造，增加了一套螺旋上料装置，上料口高度变为0.8米，有效减轻了劳动强度，提高了工作效率。

6 结束语

沿空留巷技术在刨煤工作面的应用取得了成功，该工作面安装完毕后，一日两充正规循环，每天推进4米，月产量6万吨。若想进一步提高生产能力，需进缩短充填及凝固时间。