郝玉輝

【摘 要】 針對沿空留巷圍巖穩(wěn)定性差，受采動影響圍巖變形嚴(yán)重問題，本文以某礦3602工作面為工程背景，采取了巷內(nèi)支護(hù)，對充填體上方頂板、非煤壁幫、充填體進(jìn)行加強支護(hù)等措施。觀測結(jié)果表明，支護(hù)方案合理，沿空巷道圍巖變形得到了有效控制，能夠保證回采期間巷道的正常使用。

【關(guān)鍵詞】 沿空留巷;支護(hù)設(shè)計;圍巖控制;現(xiàn)場觀測

【中圖分類號】 TD353 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2019）04-0009-02 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

隨著煤炭資源開采深度的逐年增加，在開采過程中工作面礦壓顯現(xiàn)變得越來越劇烈，巷道圍巖變形也越來越嚴(yán)重，如何保證巷道圍巖的穩(wěn)定性是人們研究的重點。早期大部分煤礦通過留設(shè)護(hù)巷煤柱的方法來保持巷道的穩(wěn)定，但煤炭采出率較低，采掘交替緊張。隨著技術(shù)水平的提高，沿空留巷技術(shù)被提出并得到了迅速的發(fā)展。但受開采條件、地質(zhì)條件影響，在留巷過程中往往會遇到很多問題。研究表明，沿空留巷成功與否，與巷道支護(hù)有關(guān)，包括巷內(nèi)支護(hù)和巷旁支護(hù)。本文以某礦3602工作面為工程背景，在巷道圍巖原有的支護(hù)基礎(chǔ)上對支護(hù)設(shè)計進(jìn)行了改進(jìn)強化，通過圍巖變形監(jiān)測表明，沿空巷道能夠正常使用。研究結(jié)果為該技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用積累了經(jīng)驗。

1巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)特征

沿空留巷巷道的穩(wěn)定性很大程度上與巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力有關(guān)，巷道發(fā)生變形破壞時是不均衡的，所以支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力破壞也不平衡，通常最先破壞變形的是起到支護(hù)關(guān)鍵作用的應(yīng)力集中部位的支護(hù)體。該部分支護(hù)體一旦發(fā)生破壞，會影響到整體的支護(hù)效果，所以對于支護(hù)薄弱部位，要進(jìn)行加強支護(hù)。沿空巷道會受到一次采動、二次采動的影響而發(fā)生變形，若支護(hù)結(jié)構(gòu)不能與其大幅變形相適應(yīng)，會使得巷道破壞，導(dǎo)致留巷失敗。當(dāng)采用適應(yīng)力較強的支護(hù)體后，通過其對圍巖應(yīng)力的轉(zhuǎn)移，使高應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖深部，在一定程度上可保證沿空巷道的正常使用。

巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與多種因素有關(guān)。當(dāng)頂板巖層較為完整時，會對支護(hù)起到積極作用，減緩頂板的下沉速度;巷旁充填體具備的強度越大，越有利于巷道的穩(wěn)定，但其剛度需適宜，過大或過小均不利于巷道圍巖穩(wěn)定的維護(hù);當(dāng)煤壁一側(cè)受到變形破壞較嚴(yán)重或底板受到不均衡圍壓后，均容易造成巷道的圍巖失穩(wěn)。

2沿空留巷支護(hù)措施

2.1工作面概況

3602工作面位于十三采區(qū)，東西部分別為3604和3601工作面，如圖1所示。工作面設(shè)計走向全長850m，傾向長度210m，巷道掘進(jìn)斷面為梯形斷面，煤層厚度為2.5m，平均傾角為16°。直接頂為泥巖，厚1.1m;基本頂為細(xì)砂巖，厚6.5m;基本底為中粒砂巖，厚18.2m。工作面頂板較軟，底板巖性較硬，因此對頂板進(jìn)行加強支護(hù)。

2.2巷道支護(hù)方案

2.2.1巷道初始支護(hù)

巷道形狀為梯形，其斷面積為11.7m2，頂板采用錨索網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。錨桿為左旋無縱筋螺紋錨桿，型號是φ22×2500mm;鋼帶由圓鋼制成，金屬網(wǎng)編織為菱形，使用8#鐵絲，網(wǎng)孔為40×40mm。幫部錨桿和鋼帶的選擇同頂板一致，錨桿規(guī)格高幫一側(cè)選擇3300×750×70mm，低幫一側(cè)選擇1900×800×70mm。巷道支護(hù)圖如圖2所示。

2.2.2充填體上方頂板加強支護(hù)

對充填體上方進(jìn)行加強支護(hù)，采用錨索支護(hù)，規(guī)格為φ18.9×6200mm，每排間隔1600mm，在超前工作面20m外進(jìn)行施工，用于確保工作面的正常推進(jìn)。支護(hù)圖見圖3所示。

2.2.3非采煤幫加強支護(hù)

通過每排補打兩根錨索，對沿空巷道的非采煤幫一側(cè)進(jìn)行加強支護(hù)，施工超前工作面20m外，錨索規(guī)格為φ18.9×4300mm。通過補打錨桿，對巷幫下部進(jìn)行加強支護(hù)，規(guī)格為φ20×2000mm。支護(hù)圖如圖4所示。

2.2.4充填體加強支護(hù)

巷道采用的充填帶長3.6m，寬1.2m，高2.8m，在其周圍三面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，直徑為6.0mm，網(wǎng)孔應(yīng)小于100×100mm，相鄰鋼筋網(wǎng)進(jìn)行搭接時，采用雙股鐵絲，為保證效果，搭接長度不小于100mm。

3巷道圍巖變形觀測

利用位移監(jiān)測站觀測巷道圍巖表面位移量，結(jié)果如圖5所示。

由圖5（a）可知，受一次采動的影響，沿空巷道的圍巖受到較大的影響，產(chǎn)生嚴(yán)重變形，其中頂板最為嚴(yán)重，高幫變形次之，底鼓和低幫變形相對而言較小。在工作面前方60m范圍外，巷道圍巖受到影響很小，幾乎不發(fā)生變形;在工作面前方40m范圍內(nèi)，巷道圍巖產(chǎn)生收斂變形;在工作面后方120m范圍內(nèi)，圍巖變形程度較大，其中頂板變形最大時接近800mm，變形較為嚴(yán)重。

由圖5（b）可知，受二次采動影響，圍巖產(chǎn)生變形，其中變形程度由大致小依次為頂板、高幫、底鼓、低幫。在工作面前方50m范圍內(nèi)，圍巖變形程度嚴(yán)重，變形量都比較大，頂板最大下沉量達(dá)到400mm;50m范圍外，圍巖變形速率緩慢，大于90m幾乎不再受到影響。

總體而言，巷道受到一次采動和二次采動影響，均會產(chǎn)生收斂變形，但通過加強支護(hù)，二次采動對圍巖的影響程度降低，圍巖變形量明顯小于受一次采動影響，整個回采期間巷道可保持正常使用。

4結(jié)論

（1）沿空留巷巷道的穩(wěn)定性很大程度上與巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力有關(guān)，承載力越強，巷道越不容易發(fā)生破壞;

（2）回采期間，工作面頂板變形破壞最為嚴(yán)重，高幫變形次之，底鼓和低幫產(chǎn)生變形破壞程度最小;

（3）在巷道圍巖原有的支護(hù)基礎(chǔ)上對充填體上方頂板、非煤壁幫、充填體進(jìn)行加強支護(hù)后，沿空巷道圍巖受到的二次采動影響程度較低，工作面圍巖變形程度及受影響范圍均明顯小于一次采動影響，巷道能夠?qū)崿F(xiàn)在回采期間的正常使用。

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