卸压法留巷的探索与实践培训

卸压法留巷的探索与实践培训CONTENTS目录01沿空留巷技术概述02传统码矸石带留巷的问题分析03卸压法留巷的提出与创新点04卸压法留巷的理论依据CONTENTS目录05压力计算与支护参数选择06卸压法留巷的施工工艺07卸压法留巷的应用效果与展望01沿空留巷技术概述沿空留巷技术的定义与作用沿空留巷技术的定义沿空留巷技术是指在采煤工作面回采过程中，将上一区段的运输平巷或下一区段的回风平巷用专门的支护材料维护下来，供下一区段开采时作为回风平巷或运输平巷使用的技术。缓解采煤工作面接续压力通过沿空留巷技术，可减少巷道掘进工程量，避免因掘进滞后影响采煤工作面的正常接替，保障矿井生产的连续性。降低巷道掘进率传统开采需掘进大量准备巷道，沿空留巷技术能有效减少巷道掘进数量，降低掘进成本和工人劳动强度，提高矿井生产效率。提高煤炭回收率该技术可避免因留设煤柱而造成的煤炭资源浪费，增加煤炭采出量，提高煤炭资源的回收率，具有显著的经济效益。掌握煤炭自然发火规律沿空留巷过程中，通过对留巷巷道的维护和管理，能够更好地监测和掌握采空区及留巷周围煤炭自然发火的隐患，为采取有效防火措施提供条件，保障矿井安全生产。沿空留巷的技术、经济与安全价值01技术价值：提升开采效率与资源利用率沿空留巷技术通过优化巷道布局，可有效缓解采煤工作面接续压力，降低巷道掘进率，提高煤炭回收率，同时有助于掌握煤炭自然发火规律，为矿井安全高效开采提供技术支持。02经济价值：降低成本与增加效益相较于传统码矸石带留巷方式，沿空留巷能减少矸石带设置带来的材料、人工及多次修复巷道的费用，降低留巷成本，同时通过提高单产和煤炭回收率，显著提升矿井的经济效益。03安全价值：改善作业环境与保障生产安全传统码矸石带留巷需到采空区取料，作业环境危急；而沿空留巷技术可避免此类风险，同时通过合理支护维护巷道稳定，减少顶板事故隐患，保障矿工生命安全与矿井生产的持续稳定。传统沿空留巷方式应用现状

传统码矸石带留巷方式的历史应用历史上曾广为采用码矸石带沿空留巷方式，在一定时期内对煤炭开采起到了支持作用。

传统方式的主要技术局限性码矸石带宽度大（4～5m），工人劳动强度大，影响采煤循环进度，导致单产难以提高。

作业环境与安全隐患码矸石带往往需到采空区取料，作业环境危急，存在较高的安全风险。

支护效果与巷道维护问题矸石带增加顶板的悬臂梁长度，所留巷道压力较大，巷道修理量大；石套可缩量大（25％～40％），不能及时有效支护顶板，留巷中高很难保证。

经济成本与接续难题矸石带留巷需重新拉底或挑顶，多次修复巷道，留巷费用高；接续工程难于支配，本层接本层采面布局问题更为突出。02传统码矸石带留巷的问题分析码矸石带留巷的作业强度与效率问题矸石带宽度对作业的影响传统码矸石带沿空留巷方式，矸石带宽度达4～5m，占用空间大，影响采煤循环进度，导致单产难以提高。人工码矸作业强度大采用人工码矸石带的方式，工人劳动强度显著增加，长时间高强度作业易导致疲劳，影响整体工作效率。采空区取料的作业环境风险码矸石带往往需到采空区取料，采空区环境复杂，存在顶板垮落等安全隐患，作业环境危急，威胁作业人员安全。采空区取料的作业环境安全隐患顶板垮落风险采空区顶板失去支撑易发生垮落，矸石带留巷需到采空区取料，作业人员直接暴露于不稳定顶板下，面临坍塌伤人风险。瓦斯等有害气体聚集采空区易积聚瓦斯、一氧化碳等有害气体，取料作业可能导致气体浓度超标，引发中毒或爆炸事故，威胁作业人员生命安全。作业空间受限与通行困难采空区环境复杂，空间狭窄，取料过程中人员、设备活动受限，易发生碰撞、挤压等意外，且紧急情况下疏散通道不畅，增加救援难度。顶板悬臂梁长度增加对巷道压力的影响

悬臂梁长度与顶板压力的关系传统码矸石带留巷方式中，矸石带宽度达4～5m，导致顶板悬臂梁长度增加，直接顶对巷道基本支护的压力显著增大。

巷道压力增大的直接后果悬臂梁长度增加使得所留巷道压力较大，巷道修理量显著上升，需多次修复巷道，增加了留巷成本和维护难度。

卸压法留巷对悬臂梁长度的优化卸压法留巷通过人工挑顶卸压，缩短了顶板悬臂梁长度，从而降低直接顶对巷道基本支护的压力，维护巷道的有效支护状态。矸石带可缩量与留巷中高保障问题矸石带可缩量的具体表现传统码矸石带的可缩量大，达到25％～40％，这一特性导致其不能及时有效地支护顶板。可缩量对留巷中高的直接影响由于矸石带可缩量较大，无法为顶板提供稳定支撑，使得留巷中高很难得到保证，影响巷道的正常使用。中高不足引发的后续问题留巷中高难以保证，导致巷道需要重新拉底或挑顶，多次修复巷道，增加了留巷的费用和工程量。巷道修复成本与接续工程难题

巷道修复成本高的表现矸石带留巷需重新拉底或挑顶，多次修复巷道，导致留巷费用显著增加。

接续工程支配困难传统码矸石带留巷方式下，接续工程难于支配，尤其在本层接本层采面布局中问题更为突出。03卸压法留巷的提出与创新点杏花煤矿卸压法留巷的研发背景

传统码矸石带留巷的应用现状历史上曾广为采用码矸石带沿空留巷方式，但随着开采机械化程度提高，其缺点日益突出，难以适应生产需求。

传统留巷方式的主要问题码矸石带宽度达4～5m，工人劳动强度大，影响采煤循环进度与单产提升；需到采空区取料，作业环境危急；矸石带增加顶板悬臂梁长度，留巷压力大、修理量大；石套可缩量达25％～40％，支护不及时有效，留巷中高难保证；需多次修复巷道，留巷费用高，接续工程难以支配，本层接本层采面布局问题突出。

杏花煤矿的创新探索针对码矸石带留巷方式的不足，杏花煤矿积极组织人员集思广益，查找新的切合实际的留巷方式，提出取消矸石带，采用人工挑顶卸压、密集支柱护巷的新方法，即卸压法留巷。卸压法留巷的核心思路：取消矸石带

传统码矸石带留巷的局限性传统码矸石带宽度达4～5m，工人劳动强度大，影响采煤循环进度；需到采空区取料，作业环境危急；增加顶板悬臂梁长度，导致巷道压力大、修理量大；矸石带可缩量大（25％～40％），难以保证留巷中高；需多次修复巷道，留巷费用高，且接续工程难以支配。

卸压法留巷的创新方案提出针对码矸石带留巷的不足，杏花煤矿提出取消矸石带，采用人工挑顶卸压、密集支柱护巷的新方法，简称卸压法留巷，旨在解决传统方式的技术与经济难题。

取消矸石带的核心目标通过取消矸石带，避免因矸石带存在导致的顶板悬臂梁长度增加问题，从根本上降低直接顶对巷道基本支护的压力，维护巷道的有效支护状态，提高留巷效率与安全性。人工挑顶卸压与密集支柱护巷技术组合人工挑顶卸压的核心操作通过人工方式挑落部分直接顶，缩短顶板悬臂梁长度，降低直接顶对巷道基本支护的压力，维护巷道有效支护状态。密集支柱护巷的支护方式采用钢梁木腿棚作为基本支护，每架木棚打一加强木柱，木棚间距选择为0.8m，形成密集支柱体系以承受顶板压力。技术组合的协同作用人工挑顶卸压减少直接顶压力（经计算为16.32t/m），密集支柱提供足够支撑力（每架支撑力30t），实际安全系数达2.3，保障巷道支护安全。卸压法留巷的技术创新性分析

核心创新：取消矸石带，简化留巷工艺传统码矸石带留巷需设置4～5m宽矸石带，而卸压法留巷创新性地取消矸石带，通过人工挑顶卸压与密集支柱护巷结合，大幅简化留巷流程，降低工人劳动强度。

理论创新：基于悬臂梁理论的主动卸压设计依据采煤工作面顶板垮落由双支梁变为悬臂梁的原理，通过人工挑顶缩短悬臂梁长度，主动降低直接顶对巷道基本支护的压力，维护有效支护状态。

支护创新：精准计算与优化支护参数通过直接顶压力计算（q挑=16.32t/m）及安全系数校核，确定钢梁木腿棚实际间距0.8m，实际安全系数达2.3，确保支护强度与可缩量合理匹配，解决传统矸石带可缩量大（25％～40％）的问题。

效益创新：提升生产效率与安全水平避免采空区取料作业的危急环境，减少巷道拉底、挑顶等多次修复环节，降低留巷费用，同时缓解采煤工作面接续压力，为提高单产创造条件。04卸压法留巷的理论依据采煤工作面顶板垮落的力学变化规律

垮落前顶板结构状态采煤工作面顶板垮落前，直接顶和老顶形成双支梁结构，两端分别由煤体支撑，处于相对稳定的平衡状态。

垮落后顶板结构转变顶板垮落后，原双支梁结构转变为悬臂梁结构，此时直接顶仅一端由煤体支撑，另一端悬空，导致对巷道基本支护的压力发生变化。

卸压法留巷的力学调控原理通过人工挑顶卸压缩短悬臂梁长度，降低直接顶对巷道支护的压力，维护巷道有效支护状态，这是卸压法留巷的核心理论依据。双支梁到悬臂梁的结构转变分析

01采煤工作面顶板的初始状态：双支梁结构在采煤工作面前方未开采区域，顶板岩层两端分别由煤体支撑，形成双支梁结构，此时顶板受力相对均衡，稳定性较好。

02顶板垮落后的结构转变：悬臂梁形成随着采煤工作面推进，采空区顶板失去支撑而垮落，原双支梁结构被破坏，顶板岩层仅一端由煤体支撑，转变为悬臂梁结构，导致悬臂端压力集中。

03悬臂梁结构的力学影响悬臂梁结构下，直接顶对巷道基本支护的压力显著增加，需通过缩短悬臂梁长度等卸压措施，降低支护压力，维护巷道有效支护状态。缩短悬臂梁长度的压力控制原理

顶板结构转换机制采煤工作面顶板垮落后，其结构由双支梁转变为悬臂梁，直接顶压力通过悬臂梁作用于巷道基本支护。

卸压核心策略通过人工挑顶缩短悬臂梁长度，降低直接顶对巷道支护的压力，维护巷道有效支护状态。

压力传递路径优化缩短悬臂梁长度可减少直接顶荷载传递至基本支护的作用力，提升巷道支护系统的稳定性。巷道基本支护压力的降低机制

01顶板结构转换原理采煤工作面顶板垮落后，由双支梁结构转变为悬臂梁结构，通过缩短悬臂梁长度可降低直接顶对巷道基本支护的压力，维护有效支护状态。

02挑顶卸压核心作用通过人工挑顶缩短直接顶悬臂梁长度，减少直接顶对巷道支护的压力，经计算挑顶后直接顶压力为16.32t/m，有效降低支护载荷。

03支护参数优化匹配基于压力计算结果，选择钢梁木腿棚间距0.8m，配合加强木柱支撑力30t/架，实际安全系数达2.3，确保支护强度与卸压后顶板压力相适应。05压力计算与支护参数选择挑顶卸压直接顶压力计算模型

压力计算公式及参数说明q挑=(s-s1)h·ρ=16.32t/m式中：s为巷道顶板宽度2.6m；h为直接顶厚2.04m；s1为直接顶镶入煤体的距离0.6m；ρ为顶板岩石容重2.5t/m³。

支护安全系数校核方法每架木棚加强木柱支撑力p=30t/架，基本支护钢梁木腿棚间距l=p/(nq挑)=0.92m（n为安全系数取2）。选择木棚间距0.8m，实际安全系数nˊ=p/(q挑×lˊ)=2.3（lˊ为实际间距0.8m）。参数定义：巷道顶板宽度与直接顶厚度巷道顶板宽度（s）的定义

巷道顶板宽度是指沿空留巷巷道顶部的水平宽度，在杏花煤矿卸压法留巷探索中，该参数取值为2.6m，是计算直接顶压力的关键几何参数之一。直接顶厚度（h）的定义

直接顶厚度指巷道上方直接顶岩层的垂直厚度，杏花煤矿现场条件下直接顶厚为2.04m，其数值大小直接影响挑顶卸压后顶板压力的计算结果。参数在压力计算中的作用

巷道顶板宽度（2.6m）与直接顶厚度（2.04m）共同参与挑顶卸压直接顶压力计算公式q挑=（s-s1）h·ρ的运算，其中s1为直接顶镶入煤体距离（0.6m），ρ为顶板岩石容重（2.5t/m³），最终得出挑顶后直接顶压力为16.32t/m。直接顶镶入煤体距离与岩石容重参数

直接顶镶入煤体距离参数直接顶镶入煤体的距离为0.6m，该参数在挑顶卸压直接顶压力计算中用于缩短悬臂梁长度，降低直接顶对巷道基本支护的压力。

顶板岩石容重参数顶板岩石容重取值为2.5t/m³，作为直接顶压力计算的关键参数之一，用于衡量顶板岩石的重量特性，影响压力计算结果。

参数对压力计算的影响在挑顶卸压直接顶压力计算公式q挑=（s-s1）h·ρ中，镶入煤体距离0.6m和岩石容重2.5t/m³共同作用，最终计算得出直接顶压力为16.32t/m，为支护参数选择提供依据。支护安全系数校核方法

基本支护载荷与安全系数设定每架钢梁木腿棚的支撑力为30t/架，安全系数n取2，以此作为支护安全校核的基础参数。

木棚间距理论计算根据公式l=p/(n×q挑)计算，其中p=30t/架，n=2，q挑=16.32t/m，得出理论木棚间距为0.92m。

实际木棚间距选择结合工程实际，选择木棚间距为0.8m，较理论计算值缩小，以提升支护安全性。

实际安全系数验证通过公式nˊ＝p/(q挑×lˊ)计算，其中lˊ=0.8m，得出实际安全系数nˊ=2.3，满足安全要求。钢梁木腿棚间距的选择与实际安全系数理论计算间距根据压力计算结果，每架木棚打一加强木柱的支撑力为30t/架，安全系数取2时，计算得出钢梁木腿棚的理论间距为0.92m。实际选择间距基于理论计算结果，综合考虑现场实际情况，选择木棚间距为0.8m，以确保支护的稳定性和安全性。实际安全系数校核实际安全系数计算公式为nˊ＝p/(q挑×lˊ)，其中p为30t/架，q挑为16.32t/m，lˊ为0.8m，计算得出实际安全系数为2.3。码矸石带直接顶压力计算对比

卸压法留巷直接顶压力计算结果通过公式q挑=s·h·ρ/(s-s1)计算，卸压法留巷直接顶压力为16.32t/m。其中s为巷道顶板宽度2.6m，h为直接顶厚2.04m，s1为直接顶镶入煤体距离0.6m，ρ为顶板岩石容重2.5t/m³。

支护参数与安全系数验证基于压力计算结果，选择钢梁木腿棚间距0.8m，每架支撑力30t。实际安全系数nˊ=p/(q挑×lˊ)=2.3，大于安全系数2，满足支护安全要求。

传统码矸石带留巷压力特性传统码矸石带留巷因矸石带增加顶板悬臂梁长度，导致直接顶对巷道基本支护压力增大，巷道修理量大，留巷费用高，且作业环境存在安全隐患。06卸压法留巷的施工工艺人工挑顶作业流程与技术要点

挑顶作业前准备作业前需明确挑顶范围，根据直接顶厚度（2.04m）及镶入煤体距离（0.6m）确定挑顶深度，清理作业面障碍物，检查支护设施稳定性，确保作业环境安全。

挑顶施工操作步骤采用由浅入深、分层挑顶方式，严格控制每次挑顶高度，避免顶板大面积垮落；挑顶后及时清理矸石，保证巷道顶板宽度（2.6m）符合设计要求，确保直接顶镶入煤体距离达到0.6m。

挑顶后顶板状态检查挑顶完成后，检查直接顶垮落是否形成稳定悬臂梁结构，测量挑顶后悬臂梁长度，确认是否达到缩短悬臂梁、降低压力的预期效果，同时检查顶板有无裂隙、离层等隐患。

技术参数控制要点严格控制挑顶参数，确保直接顶厚度（2.04m）内挑顶充分，岩石容重按2.5t/m³核算，通过现场测量校核挑顶后直接顶压力（16.32t/m）是否符合设计值，为后续支护提供条件。密集支柱的布置方式与安装要求

密集支柱的布置原则密集支柱布置需基于卸压法留巷理论，通过缩短顶板悬臂梁长度降低支护压力，结合巷道实际宽度与压力计算结果确定合理间距。

木棚间距的确定标准根据压力计算及安全系数校核，基本支护钢梁木腿棚实际间距选择为0.8m，确保安全系数达到2.3，满足支护载荷30t/架的要求。

加强木柱的设置要求每架木棚需配备一根加强木柱，以增强整体支护强度，有效应对直接顶压力，维护留巷中高及巷道稳定性。

安装操作规范要点安装前需清理作业面，确保支柱与顶板、底板紧密接触，排列整齐，间距误差控制在设计范围内，保障支护系统的有效性与安全性。施工过程中的安全防护措施

挑顶作业安全防护挑顶作业前需检查顶板稳定性，严格按设计控制挑顶厚度（2.04m）及镶入煤体距离（0.6m），作业时必须由专人观察顶板动态，防止冒顶事故。

支护作业安全规范钢梁木腿棚间距严格控制在0.8m，每架木棚必须打设加强木柱，确保支撑力达30t/架，实际安全系数不低于2.3，支护过程中禁止空顶作业。

采空区边缘作业防护严禁到采空区取料，在距采空区边缘1.5m范围内设置警示标识，作业人员必须使用防坠器，工具配备防滑链，防止人员或设备坠入采空区。

压力监测与应急响应定期监测巷道顶板压力，当压力超过16.32t/m时立即启动应急方案，增加支护密度或采取临时加固措施，确保支护系统处于有效承载状态。07卸压法留巷的应用效果与展望技术经济指标改善情况分析巷道掘进率降低卸压法留巷无需掘进矸石带，直接减少了巷道掘进工程量，有效降低了矿井的巷道掘进率，缓解了采煤工作面接续压力。煤炭回收率提高通过取消宽4～5m的矸石带，避免了该区域煤炭资源的浪费，显著提高了煤炭回收率，增加了矿井的资源利用效率和经济效益。留巷费用降低相较于传统矸石带留巷需多次拉底、挑顶及修复巷道，卸压法留巷减少了巷道修理量和材料消耗，大幅降低了留巷综合费用。单产水平提升传统码矸石带留巷工人劳动强度大，影响采煤循环进度；卸压法留巷简化了作业流