王建強 秦 超

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司伯方煤礦分公司，山西 晉城 048000）

伯方煤礦在3#煤層3308 工作面回采完成后，擬在3307工作面、3309工作面采用小煤柱沿空留巷。但由于留小煤柱沿空掘巷，受臨近采空區(qū)側向支承壓力影響，巷道變形量大，維護困難，在回采階段需對3308 工作面兩順槽加強支護，保證采空區(qū)側向支承壓力影響下巷道圍巖變形在可控范圍，為后期小煤柱開采時的合理煤柱尺寸留設以及3307、3309 工作面順利回采創(chuàng)造安全條件。

1 工作面概況

3308 工作面是三盤區(qū)第一個沿空留巷工作面，煤層賦存條件較好，傾角在1°～7°之間，煤層平均厚度為5.41m。工作面傾向長度是210m，走向長度1900m。基本頂為平均厚度16.65m 的由碎屑、石英、白云母組成的粗砂巖，緊密結實；直接底為平均厚度3m 的細砂巖；基本底為平均厚度 2.7m 的泥巖，上部有細砂巖。以“兩進一回”的布置形式沿煤層頂板掘進3 條巷道，巷道布置示意圖如圖1所示。

圖1 巷道布置示意圖

2 沿空留巷工藝技術

通過分析工作面覆巖關鍵塊的穩(wěn)定性可知：在二次采動的影響下，由于塊體斷裂而產(chǎn)生的大結構仍能保持穩(wěn)定狀態(tài)，直接頂和留巷頂煤的懸臂結構是否能承載較大壓力是影響綜放作業(yè)面留巷穩(wěn)定性的關鍵因素。通過對頂板實施錨索補強加固措施，增強其自由端支撐，保證懸臂結構在較大的承載力下不出現(xiàn)彎曲，使其具備滿足要求的可靠性。除此之外，通過加強懸臂梁的固支端即開展煤壁側補強支護作業(yè)，從而加強懸臂梁的承載性，具體實施方法如下：

（1）膜袋加固。在不斷推移的回采作業(yè)過程中，上部覆巖下沉就會產(chǎn)生向下的壓力，這個壓力逐漸施加在巷旁充填體，并且基本頂會發(fā)生破斷回轉，會產(chǎn)生需要巷旁充填體直接承載的側向壓力。在雙重壓力下，工作面后方產(chǎn)生的支撐壓力變得更高，嚴重影響充填體的承載力和完整性，需要制定能夠增強充填體穩(wěn)定性和強度的合理的方案措施：將螺紋鋼對拉鋼筋于充填作業(yè)前布置到充填膜袋內(nèi)，鋼筋在充填液體凝固了以后就需施加側向約束力，從而提升充填體的穩(wěn)定性和強度。拉鋼筋布設如圖3所示。

圖2 對拉鋼筋布設示意圖

（2）“超前單體+鉸接頂梁”支護。實施“單體液壓支柱+鉸接頂梁”的支護方案，在超前作業(yè)面 20m 區(qū)域范圍內(nèi)布置以加強支護。采用1.2m 長的鉸接頂梁，使超前支撐壓力對留巷產(chǎn)生的影響最大限度的縮減，從而達到增強巷道安全性和穩(wěn)定性的目的?！俺皢误w+鉸接頂梁” 支護布置圖如圖4 所示。

（3）頂板錨索補強。在留巷頂板再次打設錨索，每一排新增3 根錨索，采用2m 的間距，且與之前的錨索交錯布置。其中1#、2#和3#錨索分別布置在作業(yè)面煤幫、充填體正上方和距幫壁1m 處。1#、2#和3#均采用直徑22mm 的錨索，其長度分別為5.3m、8.3m 和8.3m。錨索布置示意圖如圖5 所示。

圖3 “超前單體 + 鉸接頂梁”支護布置圖

圖4 錨索布置示意圖

（4）針對在3308 工作面回采后極容易出現(xiàn)頂板垮落巖塊現(xiàn)象，借助于廢舊的36U 型鋼材質(zhì)的柱腿搭設于巷道上方，以此來防止頂板垮落巖塊進入巷道。同時，將菱形網(wǎng)提前布設在液壓支架的上方，并搭接在巷道頂板的鐵絲網(wǎng)上，起到擋矸的作用。36U 型鋼柱腿示意圖如圖 6 所示。

圖 5 36U 型鋼柱腿示意圖

3 實施效果分析

在充填體安置型號為GPD30 應力感應裝置，測量和記錄充填體的應力，繪制應力曲線如圖7 所示。分析圖7 應力曲線可知：充填體內(nèi)部所承受的壓力隨著工作面間隔的增加而緩慢增加。壓力在作業(yè)面后方10m 處開始出現(xiàn)變化，推進至80m 時，壓力開始走向平穩(wěn)，且內(nèi)部壓力≤4MPa?？傊ぷ髅骓敯逶诨夭勺鳂I(yè)過程中慢慢下沉，而充填體受到擠壓壓縮增阻，對頂板起到很強的支撐作用，使頂板變形在可控范圍內(nèi)，充填體始終保持良好的完整性和穩(wěn)定性，且可壓縮性和設計強度滿足使用要求。

圖6 應力曲線

在33088 工作面回采期間，臨時采取木垛、加密點柱等方式對支護情況進行強化，實現(xiàn)對巷道變形的有效控制。結合觀測的數(shù)據(jù)統(tǒng)計：回采期間，整條巷道的頂板最大下沉量為200mm，平均下沉量在90mm 左右。因此，采用膜袋加固、“超前單體+鉸接頂梁”支護、頂板錨索補強等措施可有效抵制采空區(qū)側向壓力的影響，控制留巷的變形。

4 結語

伯方煤礦在3#煤層開采過程中，根據(jù)實際情況開展留巷工藝的研究和應用，找出合適礦井地質(zhì)條件的沿空留巷工藝，從而助力礦井向高效益、更安全方向發(fā)展。