前进式开采沿空留巷的巷道布置与技术实践——黑金刚播报
发布时间：
2025-10-21
前进式开采沿空留巷的巷道布置与技术实践
多样化巷道布置方式解析
在前进式开采掘进中，回采巷道与采煤工作面的空间关系决定了四种典型布置方式。单巷超前预掘布置是在工作面前方预先掘进回采巷道，借助采煤机直接切割巷道断面，为工作面推进提前构建通道；单巷无预掘布置则打破传统预掘模式，使回采巷道与采煤工作面同步施工，实现采掘一体化作业，有效缩短工期。双巷全无预掘方式同样采用同步推进策略，通过采煤机截割形成双巷断面，提升巷道掘进效率；双巷超前预掘则是提前在工作面前方打造两条平行巷道，为后续开采提供双重保障。这些布置方式在井矿集团天一煤业公司 3102 工作面的应用中，通过不断优化支护技术，确保了前进式开采的安全高效推进。
支护技术关键与理论支撑
沿空留巷的支护设计是前进式开采的核心技术环节，涵盖基本支护、加强支护和巷旁支护三方面。其理论基础源于破碎顶板压力计算公式，该公式表明工作面支架所受压力与控顶区宽度成正比。以 3# 煤层为例，通过理论计算结合现场实际，确定合理的控顶区宽度为 3.6 - 4.0m，既满足通风、运输等生产需求，又能有效控制支护强度，为巷道稳定提供了科学依据。
后退式开采沿空留巷的应力演化与变形控制
应力变化阶段特征分析
后退式开采初期，工作面与巷道距离较远，此时巷道围岩所受应力相对稳定，开挖作业对其影响较小。随着开采的推进，在留巷后的二次回采阶段，邻近工作面的采动应力逐渐向巷道传导，打破了巷道围岩原有的应力平衡状态，导致围岩应力重新分布。应力重新分布过程中，巷道周边的应力集中区域逐渐扩大，变形进一步加剧。当开采后期接近工作面与巷道交界面时，巷道进入应力集中区，承受上方顶煤、直接顶自重以及采空区基本顶回转产生的复合压力，形成多向应力耦合作用。这种复杂的应力环境使得巷道所受压力大幅增加，导致顶底板移近量和两帮收敛变形明显增大，对巷道的稳定性构成严重威胁。例如在某煤矿的开采实践中，当工作面推进到距离巷道一定范围时，巷道顶底板移近量在短时间内急剧增加，两帮收敛变形也超出预期，严重影响了巷道的正常使用。
变形规律与工程应对
通过对多个煤矿后退式沿空留巷的监测数据统计分析，发现巷道变形呈现出一定的规律。在二次回采阶段，变形速率逐渐加快，且在靠近工作面与巷道交界面时达到峰值。针对这一变形规律，工程上需采取一系列有效的控制措施。在巷旁支护方面，采用高强度的支护结构，如液压支架、高水材料充填体等，提高巷旁支护的承载能力，有效分担采动应力，减少巷道变形。优化巷道支护参数也是关键，采用高强度锚杆锚索联合支护，增加锚杆锚索的长度和密度，提高围岩的锚固力，增强围岩整体刚度，抑制变形发展。以淮南矿业集团的相关工程为例，通过优化支护参数，采用高强度锚杆锚索，使巷道围岩的稳定性得到显著提升，变形得到有效控制。同时，结合现场监测数据，实时掌握应力变化和变形动态，利用先进的监测设备，如应力传感器、位移监测仪等，对巷道围岩的应力和变形进行实时监测。根据监测结果及时调整支护方案，如增加支护强度、改变支护方式等，确保巷道在复杂应力环境下的稳定性 。
往复式开采沿空留巷的混合模式优势与连续开采往复式开采技术特征
往复式开采作为前进式与后退式的有机结合，具有独特的工艺优势。在前一采煤工作面推进至终采线后，通过将采区内上下区段设备上移或下移，实现前进、后退往复的连续开采模式。这种方式打破了单一开采方向的局限，充分利用已有的巷道和设备，减少设备搬迁次数，提高开采效率，同时避免了单一开采方式在巷道布置和应力控制方面的局限性，实现了资源的高效回收和生产的连续性。在邯郸矿业集团康城矿的应用中，往复式开采技术成功实现了采区无煤柱工作面连续开采，有效解决了衰老矿井采掘紧张和提高资源回收率的难题 ，为同类矿井提供了宝贵的实践经验。
工程应用关键要点
往复式开采的成功实施依赖于精准的设备调度和巷道维护技术。在设备管理方面，需确保上下区段设备的快速迁移和可靠运行，缩短生产准备时间；在巷道维护方面，由于开采方向的频繁转换，巷道承受的采动应力方向和大小也随之变化，因此需采用柔性支护与刚性支护相结合的复合支护体系，适应往复开采过程中的应力波动，保障巷道在不同开采阶段的稳定性和安全性。以山西焦煤西山煤电官地矿某往复式回采工作面为例，通过利用锚网锚索联合支护加固巷道，并在靠近采空区一侧浇筑混凝土墙体、距工作面 20m 前方进行超前支护等措施，有效维护了巷道的稳定性。经长期矿压监测显示，该支护方案效果良好，确保了回采过程中巷道围岩的稳定，为往复式开采技术在复杂地质条件下的应用提供了有力支撑。
充填式开采沿空留巷的分类应用与材料创新
充填技术分类及特点对比
根据构筑材料和工艺的不同，充填式沿空留巷可分为多种类型。金属支柱巷旁支护沿空留巷利用金属支柱的高强度特性，对巷旁进行支撑，适用于顶板压力较大的场景；木垛墙沿空留巷则采用木材堆砌形成支护墙体，具有一定的柔韧性，但耐火性和耐久性相对较差。高水材料充填沿空留巷作为一种创新技术，以低标硫铝酸盐水泥熟料等为主要原料，通过合理配比外加剂、控制水灰比和水温等参数，可显著提升充填体的早期强度和整体稳定性，具有施工便捷、支护效果好等优点，在实际工程中得到越来越广泛的应用。
高水材料充填技术实践
陈志松等人的研究表明，高水材料的物理力学性能受外加剂剂量、水灰比、水温等因素影响显著。通过优化这些参数，可有效改善充填体的强度和耐久性。现场应用显示，采用高水材料充填的沿空留巷，巷道变形量较小，能够有效控制围岩位移，为矿井安全生产提供了有力保障。该技术不仅减少了煤柱损失，提高了资源回收率，还实现了绿色开采，具有良好的经济效益和环境效益。
小结
不同开采模式下的沿空留巷技术各有特点，前进式开采注重巷道布置的灵活性和支护强度的精准控制，后退式开采需应对后期复杂的应力环境，往复式开采实现了连续高效生产，充填式开采则在材料和工艺上不断创新。
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