摘要：沿空留巷能合理開發(fā)煤炭資源、提高煤炭資源采出率，減少巷道掘進(jìn)量、緩解采掘接替矛盾，有利于礦井安全生產(chǎn)和提高礦井技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。因此，沿空留巷技術(shù)受到研究部門和生產(chǎn)部門的高度重視。由于復(fù)合頂板沿空掘巷圍巖壓力大，因此必須要提高現(xiàn)行錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)體系的強(qiáng)度和剛度，強(qiáng)化巷道圍巖強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)提高圍巖的自承載能力。

關(guān)鍵詞：復(fù)合頂板； 沿空掘巷； 錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)

1. 前言：近年來，隨著煤巷錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用，實(shí)體煤巷道的圍巖控制已成為比較成熟的技術(shù)，然而沿空掘巷由于受鄰近采空區(qū)側(cè)向殘余支承壓力及工作面采動(dòng)超前支承壓力的雙重影響，回采期間巷道同巖變形異常劇烈，采用傳統(tǒng)的架棚支護(hù)及單純的錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)均難以保證沿空掘巷圍巖穩(wěn)定，經(jīng)過對(duì)煤巷錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)技術(shù)的研究總結(jié)，分析了復(fù)合頂板錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)沿空掘巷圍巖的變形特征，提出了復(fù)合頂板沿空掘巷圍巖控制綜合治理技術(shù)措施。

2.巷道頂板表現(xiàn)

煤層開采后采空頂板的活動(dòng)跟支護(hù)狀況有關(guān)。采面過后支撐頂板會(huì)使頂板巖層折斷，這一過程決定于支護(hù)方式和支護(hù)強(qiáng)度。與一般的回采巷道相比沿空留巷具有不同的特點(diǎn)，留空巷道的一側(cè)是煤體層，另一側(cè)是巷旁支護(hù)體，與此同時(shí)，還要承受兩次強(qiáng)烈的采動(dòng)和掘進(jìn)時(shí)候產(chǎn)生的疊加應(yīng)力的作用，造成劇烈的礦壓顯現(xiàn)，這些特點(diǎn)決定了這一技術(shù)的復(fù)雜性，加上沿空巷道的圍巖變化是非常復(fù)雜的。頂板離層和老頂折斷理論可以方便的說明沿空巷道后支撐墻體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響。

3.沿空掘巷巷道布置方式

無煤柱護(hù)巷是采煤技術(shù)的一項(xiàng)重大改革， 它對(duì)提高煤炭資源回收率。改善巷道維護(hù)，降低巷道掘進(jìn)率，消除因留煤柱和丟煤而引起的井下災(zāi)害有明顯效果，隨著無煤柱護(hù)巷技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展， 在采區(qū)巷道布置等方面產(chǎn)生了相應(yīng)變化。

3.1 緊貼采空區(qū)的沿空掘巷

該布置方式可適用于走向長(zhǎng)壁或傾斜長(zhǎng)壁后退式采煤法， 由于緊貼采空區(qū)掘進(jìn)， 部分地段可見采空區(qū)矸石， 沿空掘巷期間巷道壓力不大， 整個(gè)巷道無明顯變形， 回采期間由于采動(dòng)壓力影響和其它原因支架變形較大， 但基本能保證正常生產(chǎn)，

3.2 留小煤柱的沿空掘巷

沿空掘巷時(shí)， 為了防止從采空區(qū)向巷道竄矸或采空區(qū)積水和有害氣體進(jìn)入巷道， 在巷道與采空區(qū)之間留1～3m小煤柱， 掘進(jìn)過程中無明顯壓力，局部地段可能有采空區(qū)滲水， 但不影響施工， 工作面采動(dòng)影響期間影響不嚴(yán)重， 可能在風(fēng)巷靠近采空側(cè)出現(xiàn)部分底鼓。擠幫現(xiàn)象，回采期間除進(jìn)行超前支護(hù)外， 不需要進(jìn)行大的維修，以上兩種沿空掘巷方式， 當(dāng)區(qū)段按順序接續(xù)開采時(shí)， 難以避免下區(qū)段的掘進(jìn)受上區(qū)段回采的影響， 為了克服此缺點(diǎn)， 可以采用跳采的方式。

3.3 厚煤層沿空掘巷

厚煤層沿空掘巷的原理與中厚煤層相同， 但由于厚煤層常進(jìn)行分層開采， 加上厚煤層開采對(duì)防火防瓦斯往往有更高的要求， 所以其巷道布置一般較薄及中厚煤層復(fù)雜。

4. 錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)復(fù)合頂板沿空掘巷圍巖控制技術(shù)

4.1 合理確定煤柱寬度

煤層頂板沿傾向斷裂是造成沿空巷道壓力增大、特別是煤柱壓力增大的重要原因。煤層頂板沿傾向斷裂有三種可能，一是在煤柱上方斷裂；二是在巷道上方斷裂；三是在工作面煤體上方斷裂。顯然只有第一種情況對(duì)巷道安全最為有利，第二及第三種情況都將會(huì)增加煤柱壓力，甚至造成煤柱坍塌失穩(wěn)。因此合理的煤柱寬度應(yīng)不小于頂板周期斷裂長(zhǎng)度與頂板在采空區(qū)懸伸長(zhǎng)度之差。對(duì)于緩傾斜煤層工作面，如果視煤層頂板沿傾向周期性斷裂的力學(xué)條件與工作面頂板沿走向周期性斷裂的力學(xué)條件相似.則兩者的斷裂長(zhǎng)度亦可認(rèn)為基本相同。

4.2 提高錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)體系的強(qiáng)度和剛度

由于復(fù)合頂板沿空掘巷圍巖壓力大，因此必須要提高現(xiàn)行錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)體系的強(qiáng)度和剛度，強(qiáng)化巷道圍巖強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)提高圍巖的自承載能力。例如，對(duì)于頂板表面完整的復(fù)合頂板沿空巷道，頂板支護(hù)的剛度可通過M5鋼帶作為錨索連接件、H鋼帶作為錨桿連接件來實(shí)現(xiàn)，而頂板支護(hù)的強(qiáng)度則可通過減小錨索的間排距或增大錨索的直徑來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于頂板表面破碎的復(fù)合頂板沿空巷道，頂板支護(hù)的強(qiáng)度和剛度則均由縱、橫布置的M5組合錨索來實(shí)現(xiàn)。

4.3 采用主動(dòng)讓壓支護(hù)控制巷道圍巖變形

由于復(fù)合頂板沿空掘巷嗣巖強(qiáng)度低，雖然錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)強(qiáng)化了巷道圍巖的強(qiáng)度，提高了圍巖的自承載能力。但由于復(fù)合頂板在地層壓力的長(zhǎng)期作用下，巖層始終處于三向壓縮狀態(tài)之中，巖層中貯存了大量的彈性變形能。一旦開挖巷道，巖層中原先貯存的彈性變形能便會(huì)釋放出來。因此要求復(fù)合頂板沿空掘巷錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)體在具有較高的支護(hù)強(qiáng)度的同時(shí)還必須具有較大的讓壓性能，以便使圍巖的變形能量在讓壓中釋放，從而避免錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)體在高支承壓力作用下而破壞。

4.4 改善錨網(wǎng)索+M5鋼帶支護(hù)結(jié)構(gòu)

為了提高錨桿、錨索對(duì)復(fù)合頂板巖層的層問錯(cuò)動(dòng)控制效果，可通過改善錨桿、錨索連接件結(jié)構(gòu)的辦法來實(shí)現(xiàn)。例如，可將連接錨桿的H型鋼帶上錨桿孔眼、連接錨索的M5鋼帶上的錨索孔跟由園孔改為腰形孔，這樣頂板巖層產(chǎn)生的層間錯(cuò)動(dòng)量可由H鋼帶或者M(jìn)5鋼帶的腰形孔吸收。從而也就提高了錨桿、錨索的抗剪切能力。

4.5 對(duì)煤柱進(jìn)行注漿加固

通過對(duì)煤柱進(jìn)行注漿，注漿后的漿液在泵壓作用下，將滲透充填到煤柱裂隙弱面內(nèi)，使裂隙弱面的強(qiáng)度和彈性模量等力學(xué)性能得到改善，從而也就大大提高了煤柱自身的承載能力。

4.6 加固兩幫底角，控制巷道底鼓

沿空巷道在高支承壓力作用下，不僅造成兩幫及頂板劇烈變形，而且也導(dǎo)致巷道底板嗣巖應(yīng)力集中，致使巷道底板顯著底鼓，為了控制巷道底鼓量，可對(duì)巷道兩幫底角進(jìn)行加固。

結(jié)語

沿空留巷技術(shù)的應(yīng)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，提高了資源回收率，減少了巷道掘進(jìn)量，節(jié)省了掘進(jìn)工期，可以有效地緩解接替緊張的矛盾。

通過錨索與M5鋼帶、錨桿與H型鋼帶組合而成的整體支護(hù)結(jié)構(gòu)提高頂板支護(hù)的強(qiáng)度和剛度，對(duì)煤柱進(jìn)行注漿加固提高煤柱的穩(wěn)定性，對(duì)巷道兩幫加打底角錨桿防止巷道底鼓等綜合治理措施，復(fù)合頂板沿空巷道在掘進(jìn)及回采期聞的圍巖變形量明顯減小，對(duì)實(shí)現(xiàn)安全開采具有重要意義。

作者簡(jiǎn)介：

徐志強(qiáng)，男，工程師，1984年出生，2008年畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院采礦工程專業(yè)，現(xiàn)工作于鶴崗礦業(yè)公司興安煤礦，主要從事采煤技術(shù)工作。endprint