克 昭

（淮北礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司桃園煤礦 安徽 宿州 234116）

在動壓區(qū)留小煤柱沿空掘進(jìn)可以有效的緩解煤礦接替緊張問題、提高資源回收率。而小煤柱沿空掘巷采用架棚支護(hù)時巷道失穩(wěn)變形嚴(yán)重、后期二次維修量大、處理時間長等突出問題又制約了沿空掘進(jìn)優(yōu)勢的發(fā)揮。因此，有必要對小煤柱動壓沿空掘進(jìn)巷道圍巖變形規(guī)律和控制技術(shù)進(jìn)行研究。

1 工程概況

桃園煤礦Ⅱ1025工作面位于Ⅱ2采區(qū)南翼，上部為Ⅱ1023工作面采空區(qū)，該工作面于2011年3月中旬回采結(jié)束。由于采掘緊張，2011年5月Ⅱ1025工作面風(fēng)巷開始掘進(jìn)，此時Ⅱ1023工作面采空區(qū)圍巖尚未穩(wěn)定。

Ⅱ1025風(fēng)巷走向長約800m,沿空掘巷段580m，與Ⅱ1023機(jī)巷之間凈煤柱4m，巷道跟煤層頂板施工，標(biāo)高為-617.2～-636.6m，平均煤厚為3.0m，平均煤層傾角為26°，老頂為4.4m厚的砂巖,灰色、細(xì)粒、斜層理、分選差，層理面含大量碳質(zhì)；直接頂為4.26m厚的泥巖，深灰色、塊狀，含大量植物化石碎片，中部夾薄層炭質(zhì)泥巖。直接底為0.52m厚的炭質(zhì)泥巖，深灰色、層狀、含大量碳質(zhì)；老底為2.54m厚的粉砂巖，深灰色、塊狀，局部含大量植物化石碎片（附圖1：Ⅱ1025工作面綜合柱狀圖）。

圖1 Ⅱ1025工作面綜合柱狀圖

2 Ⅱ1025風(fēng)巷支護(hù)設(shè)計

在頂板穩(wěn)定的情況下，采用“錨、網(wǎng)、帶+錨索”聯(lián)合支護(hù)；在三岔門等交岔點(diǎn)施工時，頂部施工錨索梁加密以加強(qiáng)支護(hù)。

風(fēng)巷為斜梯形斷面，規(guī)格：凈寬×凈高（中高）=4000×2800mm，頂部與兩幫均采用GM22/2400-490型錨桿，錨桿間排距為800×800mm，每孔用兩卷Z2550型樹脂錨固劑錨固；錨桿要求與巷道輪廓線垂直，最小角度不得小于75°；錨桿托盤緊貼巖面、不得松動；錨桿絲外露長度10～40mm；頂錨桿初錨扭矩不小于300N.m，錨固力不小于80KN；幫錨桿初錨扭矩不小于200N.m，錨固力不小于60KN。

金屬網(wǎng)為采用直徑6mm鋼筋焊至的自連式網(wǎng)片，網(wǎng)格100×100mm，規(guī)格為2500×900mm或1700×900mm。鋼筋網(wǎng)之間連接牢固。

鋼帶型號GDM200/4.0，長度與巷道斷面相匹配，間排距800×800mm。

錨索型號為YMS17.8/8.0-1860，用1卷K2550型樹脂錨固劑配合3卷Z2550型樹脂錨固劑錨固，錨索每3.2m施工一排，每排兩根，均勻布置在巷道中心線兩側(cè)各1000mm的位置，錨索托板用鋼板制作，尺寸分別為300×300×10mm，每根錨索各使用一塊。

3 礦壓監(jiān)測結(jié)果分析

為了驗(yàn)證巷道支護(hù)方案的有效性，在Ⅱ1025風(fēng)巷內(nèi)采用“十字”布點(diǎn)法、對巷道變形狀況進(jìn)行監(jiān)測，其監(jiān)測結(jié)果如圖所示：

圖2 Ⅱ1025風(fēng)巷巷道收斂變化

分析此組監(jiān)測斷面變形曲線可知：

由圖2可看出Ⅱ1025風(fēng)巷掘進(jìn)與回采229天期間巷道收斂變化，圖中前92天為巷道受掘進(jìn)影響期，隨后逐步進(jìn)入回采影響階段。掘進(jìn)影響期兩幫變形最大累計達(dá)290mm，當(dāng)工作面回采至測點(diǎn)越近時，巷道變形比較明顯，兩幫最大累計變形量達(dá)520mm。

原因分析:

3.1 Ⅱ1025風(fēng)巷掘進(jìn)與Ⅱ1023工作面停采的時間間隔過短。Ⅱ1023工作面里段停 采時間長，殘余支承壓力作用已經(jīng)處于穩(wěn)定期，工作面外段停采時間相對較短，殘余支承壓力仍處于未穩(wěn)定期。從現(xiàn)場可以明顯看出，風(fēng)巷外段的變形量較大，里段的變形量較小。

3.2 由于該地區(qū)部分存在厚1.5～4m厚的泥巖頂，采用2.4m的高強(qiáng)錨桿起不到有效的懸吊作用，原設(shè)計每3.2m施工一根錨索不足以懸吊起整個頂板，出現(xiàn)頂板和錨桿整體下沉，后錨索加密，改為每3.2m兩根錨索后，頂板下沉、斷裂得到顯著控制。

3.3 底板未進(jìn)行治理，導(dǎo)致底板成為薄弱點(diǎn)，應(yīng)力在此釋放，造成底鼓。

4 處理辦法探討

4.1 合理確定小煤柱寬度。采用理論計算與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法，確定小煤柱的最佳寬度，將巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)。

4.2 適當(dāng)加密錨索。利用錨索及時將下部圍巖懸吊與穩(wěn)定的基巖中，形成整體，控制頂板下沉。

4.3 底板施工泄壓帶。在保證軌道順暢的基礎(chǔ)上，底板不再保持同一水平，而是有意的施工出一條溝槽，作為圍巖壓力的釋放點(diǎn)。

4.4 交叉點(diǎn)及破碎帶處注漿。利用注漿加固交岔點(diǎn)處的破碎圍巖，提高圍巖的自身承載能力，改善圍巖的結(jié)構(gòu)，形成整體，為錨桿錨固提供了更好的生根基礎(chǔ)。

5 沿空掘巷圍巖變形規(guī)律分析

通過現(xiàn)場實(shí)踐和理論分析研究，得出圍巖變形破壞的類型主要有以下幾種：

5.1 小煤柱側(cè)頂板下沉。受Ⅱ1023工作面采空區(qū)未穩(wěn)定的動壓及巷道本身掘進(jìn)擾動和本工作面回采動壓影響，小煤柱內(nèi)應(yīng)力集中，破壞程度較高，從而使巷道頂板的承載能力降低，進(jìn)而導(dǎo)致頂板向煤柱側(cè)采空區(qū)下沉破壞。

5.2 頂板掘進(jìn)前已破壞。回采工作面頂板的冒落將造成應(yīng)力卸載區(qū)內(nèi)的頂板出現(xiàn)離層與斷裂,離層、斷裂后的巖體承載能力大大降低。

5.3 兩幫變形破壞。小煤柱受多重動壓影響產(chǎn)生較大復(fù)合應(yīng)力，承載能力降低，使得支承壓力大量轉(zhuǎn)移至實(shí)體煤幫。實(shí)體煤幫因極大的應(yīng)力產(chǎn)生變形、破壞，使頂板向?qū)嶓w煤側(cè)發(fā)生傾斜、下沉、破壞。

5.4 底板鼓起。在頂板與兩幫均進(jìn)行有效支護(hù)的情況下，未支護(hù)的底板巖層成為了圍巖控制的薄弱點(diǎn)，圍巖壓力在此釋放，從而導(dǎo)致巷道發(fā)生底鼓。

由上述分析可知，圍巖作為一個整體，其變形和破壞是各組成部分相互作用、相互影響的綜合結(jié)果。保持圍巖本身的穩(wěn)定是沿空掘巷圍巖控制技術(shù)的根本。

6 結(jié)論

6.1 以桃園煤礦深井高應(yīng)力小煤柱沿空巷道Ⅱ1025風(fēng)巷支護(hù)為背景，設(shè)計了“錨、網(wǎng)、帶+錨索”聯(lián)合支護(hù)形式，通過井下實(shí)踐表明，支護(hù)方案有效的控制了巷道圍巖的變形，滿足了生產(chǎn)需要，解決了支護(hù)難題，為類似巷道提供了成功的施工經(jīng)驗(yàn)。

6.2 沿空巷道圍巖變形是圍巖各組成部分相互作用的結(jié)果?！板^、網(wǎng)、帶+錨索”聯(lián)合支護(hù)形式能夠有效控制錨固區(qū)內(nèi)的變形和破壞，保持頂板及兩幫的完整性，形成穩(wěn)定的承載基礎(chǔ)，充分發(fā)揮錨桿（錨索）支護(hù)方式的主動作用。

6.3 施工過程中應(yīng)密切關(guān)注現(xiàn)場，根據(jù)反饋及時修改、優(yōu)化支護(hù)設(shè)計，確保巷道能夠高效、安全施工并滿足生產(chǎn)需要。