无煤柱开采

沿空留巷国外代表

上世纪60年代英国、德国开始采用。这些发达国家非常重视这种一次性能源的开采。分别采用前进式和后退式的工作面沿空留巷方法以实现无煤柱开采。基本普及无煤柱开采。国外主要以无机有机混合结构形式结合钢结构骨架实施沿空留巷隔墙。我国上世纪70年代引进使用，那时候因为经济基础等因素影响，所采用的方法都没有广泛适应性。后期出现的“高水材料”成本过高、强度和耐久性不足、特别是没有掌握矿山压力规律，从根本上扭转巷道维护困难的局面而没有得到推广。

沿空留巷我国典范

实践证明，无煤柱开采方案实践可有效地控制瓦斯爆炸、冲击地压等相关事故的发生。通过对岩层运动和矿山压力发展变化规律的研究，正确的进行巷道矿压控制设计以及解决好巷道掘进和维护期间老塘透风问题，完全能够控制原煤柱护巷方案产生的重大事故。

在掌握了沿空留巷的内在本质的基础上，西安科技大学惠兴田课题组认真分析沿空留巷研究成果。专注于及时和高强两方面兼顾上下功夫。在此基础上研究并发明了封闭模铸砌体结构。这种隔墙技术由于采用预制混凝土技术作为隔墙高强内核使得隔离墙具有早期高强度，以注浆技术的密闭和充填性作为支护的及时性可以保证砌体墙体既有严密的封闭性又能够及时贴顶支护。这种技术一次解决了现有混凝土隔墙技术无法解决的及时性和高强度问题。而且成本远远低于一般泵送混凝土的成本。

对沿空留巷具有代表意义的专利技术：发明4项：矿用锚柱及预支撑锚柱网沿空留巷方法，一种刚柔复合结构模板及其沿空留巷隔墙施工方法；可变弹性接顶模板及其施工方法；用于沿空留巷的综合一体机及其施工方法。实用新型2项：一种沿空留巷砌筑隔离墙使用的复合模板；一种变形内胎模板。

1.2.无煤柱开采意义

减少巷道掘进量——缓解接续紧张；

减少掘进队——节约大量掘进费用；

去掉区段煤柱——延长矿井寿命，提高社会效益

上世纪沿空留巷技术方案缺陷阻碍了该项技术实施近十年混凝土技术的成熟为沿空留巷打下良好基础

推行无煤柱开采，不仅对生产矿井进行技术改造、缓和采掘关系和延长矿井寿命具有现实意义，而且也是使煤炭企业改善安全条件和技术经济指标，增产、增盈减亏的主要途径之一。根据我国的实践经验和当前的技术水平，推行的无煤柱开采护巷分为沿空留巷、沿空掘巷。其中沿空留巷这种无煤柱护巷方式有5种形式。各矿应该根据具体情况选用合适合理的方案。大多数情况下对于条件适合的矿井都应当优先采用留巷形式实施无煤柱开采。

上世纪60年代世界一些主要产煤国家为了达到少掘巷道、增加煤炭资源回收率、增加生产的连续性和提高矿井的经济效益目的，而采用往复式“Z”形开采，前进式和后退式的工作面沿空留巷方法以实现无煤柱开采。对沿空留巷的矿压显现、适用条件、合理支护形式及新型支护材料等都进行了大量研究。在这方面做得较多的是前苏联、德国、英国、波兰等国家。这些发达国家非常重视这种一次性能源的开采。

我国从薄煤层到厚煤层，从缓倾斜煤层到急倾斜煤层，都已有沿空留巷的成功经验。但是，在沿空留巷研究与应用中仍存在着不足之处，使得一些矿井在应用沿空留巷技术中没有取得预期的效果，并限制了沿空留巷技术在我国更广泛的推广。

经过几十年的发展，我国一些矿区在沿空留巷方面取得了可喜成绩。一些矿井取得了非常客观的经济效益。

沿空留巷技术正处在一个急速起步的黄金时代。

长期以来，采区巷道普遍采用留煤柱的方式护巷，不仅煤炭采出率较低、巷道维护困难，而且较宽的煤柱在工作面后方形成应力集中，使布置在煤柱下方的岩巷或下层煤回采巷道维护困难，研究沿空留巷实现无煤柱开采具有重要意义。但由于沿空留巷巷旁充填体经历顶板活动持续时间长、产生应力集中度高、动压影响强烈，充填体与顶板关键块结构相互作用关系研究不足，充填体力学性能设计不合理导致沿空留巷关键块结构失稳、围岩强烈变形甚至报废的现象时有发生。因此，本课题以沿空留巷顶板应力对巷旁充填体作用为主线，综合运用多种方法研究分析，得到以下几点结论：1）分析了基本顶破断与充填体相互作用关系，建立了沿空留巷关键块结构三维力学模型，研究得到了该结构的稳定状况与充填体力学性能的关系及影响规律；2）研究了充填体应具备早凝、快速增阻、良好变形性能和后期强度高的力学性能，分析了充填体变形特征、塑性区演化规律及承载变化规律，得到了充填体变形与承载的主要影响因素及效应；3）分析了侧向约束力与塑性状态充填体的相互作用关系，揭示了充填体稳定机理，开发了保持塑性状态充填体稳定的预应力控制方法，同步实现充填和加固充填体，增加了充填体的承载能力和抗横向变形能力。通过开展本项目研究，对于揭示充填体的变形机理具有重要意义，研究成果可为沿空留巷巷旁充填体力学参数的确定与充填体稳定性控制提供基础依据。 2100433B