沿空留巷研究存在的科学问题

　　不同于普通的回采巷道，沿空巷道要经受掘进和2次强采动的影响，矿压显现剧烈，尤其在一些大 采高、大埋深的工作面中，传统的围岩控制理论已不 能够满足要求，围岩与支护体之间的协调关系在理 论模型中很难构建；可靠性的理论分析与研究手段 相对滞后于现场实际生产，尤其是对巷道围岩的控 制，目前只能从一个点或一个断面进行研究，并不能 很好的反映整个体系的支护效果 。而无巷旁充填切 顶卸压沿空留巷多集中于切顶参数和爆破指标的量化研究，切顶后由于顶板部分压力的解除，对于巷帮 和底板的影响又有何变化；切顶过程中产生的动压 冲击对于巷道整体的稳定性有多大影响以及切顶始 末整个巷道系统内能量的演化规律等缺乏探讨 。因此，沿空留巷存在的科学问题仍缺乏系统性研究。

　　沿空留巷技术的改进建议

　　1 )现阶段，许多矿井已经进入深部开采，深部煤  岩体本身处于“三高”的力学环境当中，其力学特性发生了变化，明显区别于中浅部开采，加之多次强采  动影响，沿空巷道的围岩条件和应力状态极为复杂，巷道围岩变形严重 。第 2 个工作面回采时，采空区  上覆岩层的活动更加剧烈，对巷道的考验也最大，因此，应将沿空留巷视为一项系统性工程，从巷道掘进 期间的巷内支护材料、支护参数的选取到留巷期间 巷旁支护体的合理设计以及二次回采期间对巷道围岩的控制，从理论研究、系统装备及工程技术方面均 需统筹考虑，保证安全高效回采。

　　2 )有巷旁充填沿空留巷在控制其生产成本的同时，既要保证有足够的初撑力来支撑和切断顶板，又需要有一定的柔性来适应后期顶板的下沉 。可以从材料的制备、设计结构和充填工艺等方面进行优化升级 。充填材料一定要成本低、来源广，因地制宜， 尽可能地利用井下废弃矸石作为原料；设计结构上  既要满足充填体“由强到柔”的特性，又要考虑到井下施工的便捷，同时还要与采空区隔绝开来，防止有毒有害气体；充填工艺上要做到简单可靠、自动化程度高、方便操作 。无巷旁充填切顶卸压沿空留巷应从其切顶方式、切顶参数指标等方面优化升级，最大化地达到卸压效果，真正实现“卸压为主，支护为辅” 的卸压−支护体系。

　　3 )巷内基本支护应具有高强度、大延伸率的特点，应从材料、各构件匹配等方面，全方位提高锚杆(索)的承载性和适应性。巷道掘进到二次回采结束， 采用加长锚固方式的高强预紧力、大延伸率锚杆(索) 支护，高强预紧力锚杆(索)具有较高的刚度和强度，使围岩处于受压状态，最大限度地保持锚固区围岩的完整性，从而提高沿空留巷围岩稳定性和支护结构的可靠性，发挥锚杆(索)的集群锚固效应 。在深部沿空留巷中，采用切顶卸压技术是一个趋势，但也面临重大挑战，尤其在第 2 个工作面回采时，受掘进、 采动、爆破等动压影响，塑性区大，围岩破碎、巷道变形严重，对支护体的支护性能及其与围岩的耦合关  系要求较高 。切顶卸压沿空留巷采用主被动支护结  合，遵循“卸压为主、支护为辅”的协同控制原则 。 从其工艺来看，首先要确定合理的切顶爆破参数，使 得顶板在顺利切落的同时能够最大化地达到卸压效果；其次要利用好岩体的碎胀特性，充分发挥碎胀矸  石的自承载性能 。此外，切顶方式不应局限于炸药  爆破和水力压裂 2 种，可借鉴其它工程问题，采用新  型的岩石预裂技术，如液压胀裂、CO2 气体爆破等， 尽量减少切顶工序对巷道围岩的扰动 。巷内补强支护可控制顶板的下沉，应具有足够的支撑力来配合  锚杆(索)，形成共同的主被动承载体系 。挡矸支护在其“护得住”的同时应具有简单易施工、密闭性能好及自动化程度高的作用。

　　4 )煤炭资源的科学开采不仅依赖于技术的变革， 更需要系列装备的赋能 。将更先进的技术装备应用到沿空留巷当中，从巷道掘进开始到二次回采结束， 采用先进的装备系统，提高效率的同时确保各设备间协调、连续、安全、可靠。在一些危险地段，用机器取代人工作业，将工人从高危环境中解放出来，实现少人化甚至无人化，用机器代替人工作业，改进生产工艺流程，推进煤炭资源的合理开发和综合利用， 保障煤矿安全高效生产。

　　5 )针对不同地质条件，尤其是深部沿空留巷，采用多样的方法和手段研究沿空留巷的围岩控制机制， 从实验室试验、力学模型构建、仿真计算到工程现场验证，全方位、多角度深入分析不同留巷方式下沿空 留巷围岩变形机理，合理设计巷旁支护形式和巷内支护参数 。结合新开采理论与技术，通过系列先进装备的赋能，突破传统采掘分离式装备布局模式，实现工作面采后同步成巷，形成采留一体化设计，使得沿空留巷技术向着高度自动化和智能化迈进，形成一套具有中国特色的沿空留巷技术体系。

来源：《再论我国沿空留巷技术发展现状及改进建议》