随着我国煤炭资源供需矛盾的增加，各煤矿均加大了对“三下”压煤技术的开采研究。结合 工作面的情况，进行了综合机械化固体充填采煤技术的实践应用研究。针对 工作面地质情况，设计采用仰斜开采，而仰斜开采必须对 工作面两顺槽进行沿空留巷，以保障工作面运煤、通风、运料及运矸通道，采用采空区内巷旁支护的沿空留巷方式。该实践应用研究可以有效减少巷道掘进量，提高煤炭的采出率。

1 概况

陕西煤化工集团小保当煤矿位于陕西省榆林市神木市大保当镇大啊包壕村北侧，井田南北长为15.5 km，东西宽14.5 km，面积219.8 km2，设计生产能力2800 万t/a。 工作面主采延安组2-2 煤，埋藏深度为194.53～401.22 m，煤层厚度1.17～4.65 m，平均厚度2.48 m，煤层倾角3～10°，平均倾角8°。煤层基本顶为25.25 m 的中粒砂岩，直接顶1.85 m的碳质泥岩，基本底为6.76 m 的粉砂岩，直接底为3.96 m 的泥岩及炭质泥岩。工作面长度为45 m，顺槽巷道宽×高=3.0 m×2.4 m，超前30 m 的支护采用单体液压支柱配合一字顶梁和十字顶梁支护。巷道顶板采用Ф18 mm×1800 mm 等强螺纹钢锚杆+菱形金属网（长×宽=50 mm×50 mm）+Ф14 mm 钢筋梯（长×宽=2800 mm×80 mm）联合支护，锚杆间排距800 mm×1000 mm，每根锚杆采用2 节CK2335 树脂药卷，扭矩不低于140 N·m；两帮采用Ф18 mm×1800 mm 的螺纹钢锚杆+菱形塑料网（规格为长×宽=40 mm×40 mm）联合支护，锚杆间排距1000 mm×1000 mm，锚杆锚固力≥50 kN。

2 固体全部充填法工艺

综合机械化固体充填采煤法之充填开采巷旁充填沿空留巷围岩结构如图1 所示。从图1 中可知，该采煤方法可以实现整个采空区的密实充填。该状态下巷道基本顶和关键层形成一整体，岩层仅仅弯曲下沉而无断裂发生，这为井下工作面实施沿空留巷开采提供了较好的基础。在充填工作面推进过程中，在两端头临时支护情况下，采用人工封装矸石袋并垒砌矸石墙进行留巷作业，同时采用锚杆+钢带+钢梁+金属网的组合支护方案对巷道进行加固，形成巷旁充填体，进一步提高巷道围岩的稳定性。

图1 充填开采巷旁充填沿空留巷围岩结构示意图

工作面综合机械化固体充填采煤原位沿空留巷技术的实施，主要是从三方面着手：（1）按照正规循环步距割煤、移架后，对该段架后采空区进行固体充填工序；（2）对原巷道的支护方式进行优化，采取锚+网+索联合支护，保证采空区充填体的密实度，提高巷道顶板稳定性；（3）在沿空留巷巷旁原位空砌矸石墙，然后采用锚杆+钢带+钢筋梯梁+金属网联合支护方式进行联合支护加固巷旁充填体，提高其稳定性。

3 原位沿空留巷的实践

3.1 技术方案

通过对 工作面地质条件及生产现场的情况调研，确定采用垒砌矸石带来支撑采空区顶板并作为沿空留巷巷旁充填体来实现沿空留巷。

工作面机械化矸石充填采煤原位沿空留巷工艺方案如图2 所示，工艺流程为：（1）采煤机采用端部斜切进刀双向割煤，斜切进刀段长度为35 m，进刀深度0.6 m，正常移架滞后采煤机后滚筒。（2）两端头进行临时支护，采用人工封装矸石袋并垒砌矸石墙进行留巷，留巷宽度增加300 mm。（3）在工作面顺槽原锚网梁联合支护方式的基础上设计了锚杆+钢带+钢筋梯梁的支护组合进行加固。该支护措施可以确保充填体密实接顶，保障巷道围岩的稳定性。（4）由机头向机尾依次充矸→夯实→再充矸→拉后部运输机→再夯实，均为多次卸料、多次夯实，直至采空区充填料充分接顶并压实。

图2 工作面沿空留巷开采工艺示意图

3.2 沿空留巷支护方案优化

（1）沿空留巷锚+网+索+钢筋梯联合支护

根据 工作面沿空留巷围岩地质条件及围岩破坏特点分析，对原巷道的支护进行优化设计。在原支护设计方案的基础上，巷道顶板沿走向新增2列锚索加槽钢，锚索规格为Ф17.8 mm×5800 mm，锚索间排距为800 mm×1000 mm。优化支护方案如图3 所示。

图3 锚+网+索+钢筋梯联合支护优化设计图

（2）充填体锚杆+钢带+钢筋梯梁+金属网组合支护加固方案

人工封装矸石袋并垒砌矸石墙进行留巷，向采空区方向偏移300 mm，对于裸露顶板采用菱形金属网支护，规格为长×宽=4000 mm×2500 mm。巷旁垒砌矸石墙宽度为3000 mm，高度接顶接底，并使用规格为Ф20 mm×3200 mm 双头螺纹式锚杆加网+钢筋梯+钢带进行联合固定。钢带+钢筋梯采用“十字”交叉布置的方式，垂直于巷道顶底板，布置2500 mm 的钢带，沿巷道走向布置1000 mm的钢筋梯。组合支护加固方案如图4 所示。