趙曉珂

（安徽理工大學(xué)能源與安全工程學(xué)院，安徽 淮南 232001；淮滬煤電公司丁集煤礦，安徽 淮南 232142）

1 工程概況

丁集煤礦某工作面埋深800～900 m，主采11-2煤，煤層厚度0.9～3.55 m，平均2.7 m。其運(yùn)輸順槽長度約1 600 m，為實(shí)現(xiàn)工作面Y型通風(fēng)，提高煤炭采出率，解決瓦斯超限等問題，運(yùn)輸順槽采用沿空留巷。

運(yùn)輸順槽沿11-2煤層頂板掘進(jìn)，寬×高＝4.8 m×2.8 m。煤層頂板普遍發(fā)育11-3煤，11-3煤厚平均0.5 m，與11-2煤間距為0.5～7.8 m，平均為2.4 m；底板發(fā)育11-1煤，與11-2煤間距平均為2.6 m。煤層直接頂為泥巖，厚0.5～7.8 m，平均2.4 m；老頂為細(xì)砂巖，厚16.4～23.85 m，平均21 m。直接底為泥巖，平均厚2.6 m；老底為細(xì)砂巖，平均厚1.6 m。運(yùn)輸順槽掘進(jìn)期間，支護(hù)形式及參數(shù)如下：頂板施工7根Ф22-M24-2 800 mm錨桿，間排距750×800 mm；布置“4-4”形式Ф21.8-6 300 mm錨索，排距800 mm。幫部施工5根Ф22-M24-2 000 mm錨索，間排距650×800 mm。

工作面回采期間，超前工作面30 m對運(yùn)輸順槽加強(qiáng)支護(hù)，即頂板補(bǔ)打Φ21.8×6 300 mm錨索，形成“5-4-5”布置形式；非回采側(cè)補(bǔ)打2道Φ21.8×5 200 mm錨索，分別距底板800 mm、1 500 m，每3排用錨索梁固定。

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合現(xiàn)場觀測，運(yùn)輸順槽采用半原位沿空留巷，即充填墻體適當(dāng)進(jìn)入巷道內(nèi)部，充填墻體寬度為3.0 m，騎入巷道的寬度定為800 mm，則初始留巷寬度為3 800 mm。墻體高度與巷道高度一致，即2.8 m。

為監(jiān)控沿空留巷效果及掌握沿空留巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，在距離開切眼256 m處布置了頂板錨桿托錨力監(jiān)測點(diǎn)，距離開切眼110 m處布置了實(shí)體煤幫應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)。下面，對礦壓監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2 錨桿托錨力監(jiān)測

在該測站選取了4根頂部錨桿進(jìn)行托錨力的監(jiān)測，以距離工作面為基準(zhǔn)，整理數(shù)據(jù)如圖1所示。由圖1可知，工作面向前推進(jìn)到距離測站60 m期間，錨桿托錨力，即工作阻力增加較少，基本在1 t以內(nèi)，并且增長趨勢緩慢。說明頂板巖層比較穩(wěn)定，并未受到工作面超前支承壓力的影響。

圖1 頂板錨桿托錨力變化曲線圖

圖2 非回采側(cè)幫部垂直應(yīng)力分布圖

當(dāng)工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，錨桿工作阻力增加趨勢明顯，并且增加速度越來越快，其中，頂板錨桿4#工作阻力最大增加到15 t。說明頂板巖層受到工作面超前支承壓力的影響比較顯著，也表明工作面超前支承壓力影響距離達(dá)到60 m。

當(dāng)測站剛進(jìn)入留巷階段時(shí)，即工作面后方0～30 m范圍內(nèi)，錨桿工作阻力呈現(xiàn)上下波動(dòng)的狀態(tài)，總體比較穩(wěn)定；工作面繼續(xù)推進(jìn)后，即距離工作面30 m以上，工作阻力整體又呈現(xiàn)出上升的趨勢。表明巷道頂板淺部圍巖受到厚層直接頂垮落旋轉(zhuǎn)的影響，使錨桿對其約束作用進(jìn)一步增強(qiáng)，保證其完整性。

3 巷道實(shí)體煤幫應(yīng)力實(shí)測分析

由于水平壓力對巷道變形影響較小，因此在巷道實(shí)體煤側(cè)，即非回采側(cè)幫部的應(yīng)力監(jiān)測主要針對垂直應(yīng)力。利用Suffer軟件對所得的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所得結(jié)果如圖2所示。由圖2中的數(shù)據(jù)可知，可根據(jù)圍巖的深度將非回采側(cè)幫部圍巖分為淺部圍巖和深部圍巖，即距離巷道表面3～10 m為淺部圍巖，距離巷道表面10～18 m為深部圍巖。二者的垂直應(yīng)力分布規(guī)律有所區(qū)別，具體如下：①隨著工作面回采，距離測站105 m處時(shí)，非回采側(cè)幫部的深部圍巖應(yīng)力開始顯現(xiàn)，工作面進(jìn)一步推進(jìn)，垂直應(yīng)力增加明顯，到工作面后方5 m時(shí)，深部圍巖垂直應(yīng)力達(dá)到最大，最大值為26.75 MPa。隨后，垂直應(yīng)力開始突然下降。②當(dāng)工作面推進(jìn)到距離測站80 m處時(shí)，非回采側(cè)幫部的淺部圍巖垂直應(yīng)力才開始逐漸增加，但增加速度明顯大于深部圍巖應(yīng)力。當(dāng)距離工作面20 m以后，淺部圍巖的垂直應(yīng)力達(dá)到平衡的狀態(tài)，工作面繼續(xù)推進(jìn)也無明顯變化。③深部圍巖的垂直應(yīng)力在達(dá)到最大應(yīng)力值26.75 MPa后，其應(yīng)力峰值發(fā)生轉(zhuǎn)移，與淺部的垂直應(yīng)力峰值重合，使淺部應(yīng)力高峰區(qū)范圍向深部擴(kuò)大，但峰值點(diǎn)仍然在6 m附近圍巖處。另外，12 m、9 m圍巖應(yīng)力上升速度最大，到工作面后方90 m，峰值有向深部轉(zhuǎn)移至9～12 m的趨勢。

4 沿空留巷效果評價(jià)

丁集煤礦技術(shù)人員對運(yùn)輸順槽沿空留巷的表面變形情況進(jìn)行了日常觀測，當(dāng)工作面推進(jìn)到表面收斂測站時(shí)，巷道兩幫移近513 mm，頂?shù)装逡平?70 mm，其中，底鼓高達(dá)695 mm，頂?shù)装逡平渴莾蓭鸵平康?倍左右。當(dāng)測站進(jìn)入留巷階段后，至工作面后方190 m處，頂?shù)滓平窟_(dá)到1 586 mm，主要來自巷道底鼓，底鼓量為1 227 mm；兩幫移近量達(dá)到714 mm，主要來自非回采側(cè)幫部，其變形量達(dá)到694 mm，即充填墻體變形量僅為20 mm左右。沿空留巷頂板及巷道幫部整體形態(tài)較好，未出現(xiàn)嚴(yán)重破壞的情況。

在沿空留巷長度達(dá)到800 m時(shí)，斷面尺寸平均為寬×高＝3.5 m×2.0 m，斷面面積基本保持在6 m2以上，能夠保證工作面回風(fēng)的正常進(jìn)行，留巷內(nèi)部瓦斯抽采孔也保證正常抽采。由于采用了Y型通風(fēng)，工作面及端面上隅角瓦斯?jié)舛认噍^U型通風(fēng)明顯降低，并且順槽的工作環(huán)境得到了明顯改善。長期的礦壓觀測表明，順槽頂板巖層保持了完整性，實(shí)體煤幫部并未出現(xiàn)嚴(yán)重破壞，充填墻體變形量很小，未向巷道內(nèi)部發(fā)生明顯位移。巷道底鼓比較嚴(yán)重，這是由于未在底板進(jìn)行加固處理，而是讓其作為礦壓的卸載出處，只需通過適當(dāng)?shù)呐P底工作就能保證留巷的正常使用。

參考文獻(xiàn)：

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