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        復(fù)合頂板切頂沿空留巷圍巖變形分區(qū)及耦合支護(hù)技術(shù)

        2021-07-27 09:34:16高喜才馬騰飛肖前昌王燦華
        煤炭工程 2021年7期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)巷切頂空留巷

        高喜才,馬騰飛,范 凱,肖前昌,胡 彬,王燦華

        (1.西安科技大學(xué) 能源學(xué)院,陜西 西安 710054;2.四川華鎣山龍灘煤電有限責(zé)任公司,四川 廣安 638020;3.四川華鎣山廣能(集團(tuán))有限責(zé)任公司,四川 廣安 638027)

        在煤炭資源回采過程中,切頂沿空留巷作為無煤柱護(hù)巷方式之一,能夠減少資源損失,降低巷道掘進(jìn)率,實(shí)現(xiàn)Y型通風(fēng)[1,2]。因此,研究切頂沿空留巷具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

        許多專家學(xué)者開展了關(guān)于切頂沿空留巷的理論發(fā)展與現(xiàn)場應(yīng)用的研究工作。在理論研究方面,何滿潮等[3]建立不同頂板位態(tài)下“圍巖結(jié)構(gòu)-巷旁支護(hù)體”力學(xué)模型并推導(dǎo)得出了巷旁支護(hù)阻力的計(jì)算方法,為選擇切頂沿空留巷支護(hù)方案提供理論依據(jù);張農(nóng)等[4]提出留巷圍巖區(qū)域應(yīng)力優(yōu)化及整體強(qiáng)化的切頂沿空留巷結(jié)構(gòu)控制原理;何滿潮等[5,6]將切頂沿空留巷圍巖結(jié)構(gòu)分為煤體支撐區(qū)、動(dòng)壓承載區(qū)、成巷穩(wěn)定區(qū);楊軍等[7]認(rèn)為厚煤層切頂沿空留巷楊圍巖穩(wěn)定性分布規(guī)律可分為壓力變化區(qū)、壓力趨穩(wěn)區(qū)和壓力穩(wěn)定區(qū)三個(gè)階段;馬資敏等[8]對擋矸支護(hù)所受側(cè)向應(yīng)力和矸石對頂板的支撐力進(jìn)行了分析計(jì)算;楊軍等[9]將切頂沿空留巷短臂梁運(yùn)動(dòng)過程分為前期、中期、后期三個(gè)階段,提出了“巷內(nèi)及時(shí)高強(qiáng)支護(hù)+切頂方案優(yōu)化”的階段性主控因素控制對策;馮國瑞等[10]研究了工作面回采期間沿空巷道巷旁充填體的應(yīng)力分布和變形特征;謝生榮等[11]分析錨固深梁結(jié)構(gòu)和兩幫協(xié)同承載機(jī)理,從而揭示錨固深梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性承載機(jī)制。楊朋等[12]分析深井復(fù)合頂板條件下切頂沿空留巷圍巖變形破壞機(jī)理及裂隙動(dòng)態(tài)演化特征,提出“各階段逐級(jí)強(qiáng)化”和“強(qiáng)化護(hù)表”的動(dòng)-靜結(jié)合頂板關(guān)鍵支護(hù)技術(shù)。

        在現(xiàn)場應(yīng)用方面,為解決切頂沿空留巷圍巖變形周期長、變形量大、圍巖控制難等問題,何滿潮等[13]運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬結(jié)合現(xiàn)場實(shí)測的方法設(shè)計(jì)深部高應(yīng)力復(fù)合破碎頂板切頂關(guān)鍵參數(shù);郭志彪等[14]利用數(shù)值模擬結(jié)合數(shù)學(xué)計(jì)算的方法進(jìn)行薄煤層切頂參數(shù)設(shè)計(jì);陳金明等[15]和楊軍等[16]采用理論分析和現(xiàn)場研究相結(jié)合的方法確定了切頂沿空留巷的合理爆破參數(shù)。通過現(xiàn)場觀測,王亞軍[17]認(rèn)為動(dòng)壓承載臨時(shí)支護(hù)的主要作用是控制下位頂板產(chǎn)生的擴(kuò)容變形或離層;陳上元等[18]構(gòu)建了深井切頂沿空留巷圍巖協(xié)同控制體系;高玉兵等[19]針對正斷層影響下切頂沿空留巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律隨留巷過程具有明顯的階段性特征設(shè)計(jì)一套新型支護(hù)體系;張盛等[20]總結(jié)了中國30多個(gè)代表性礦區(qū)切頂沿空留巷定向爆破孔的關(guān)鍵參數(shù)并分析了留巷效果,對切頂沿空留巷技術(shù)的推廣具有重要的工程參考價(jià)值。

        相較于常見的頂板類型,復(fù)合頂板切頂沿空留巷具有頂板易破碎、下沉量大等特點(diǎn),對支護(hù)體的支護(hù)強(qiáng)度、剛度等參數(shù)提出更高要求。本文以龍灘煤礦3124S工作面風(fēng)巷為工程背景,研究復(fù)合頂板切頂沿空留巷圍巖變形特征,結(jié)合耦合支護(hù)原理提出分區(qū)域多介質(zhì)耦合支護(hù)技術(shù),有效地降低了頂板下沉量,對提高留巷速度有實(shí)際意義。

        1 工程概況

        龍灘煤礦位于華鎣山中段煤田北部,井田內(nèi)含煤層2層(分別為K1、K2煤層),主采K1煤層。礦井現(xiàn)開采312采區(qū)3124S工作面,工作面走向長1486m,傾向長200m,煤厚0.7~2.57m,平均厚度1.55m。煤層傾角3°~7°,平均5°。偽頂為深灰色薄層砂質(zhì)泥巖,巖層強(qiáng)度較小,隨采隨冒;直接頂為深灰色砂質(zhì)泥巖,巖層較為堅(jiān)硬;基本頂為深灰色層狀泥晶灰?guī)r、深灰色泥巖,強(qiáng)度大,厚4.95~7.4m。

        從3214S工作面風(fēng)巷頂板鉆孔窺視結(jié)果如圖1所示,由圖1可知,巷道頂板復(fù)合特征顯著,巖層組合變化大且分布規(guī)律不明顯。淺部1.5m范圍內(nèi)含有不同程度的離層破碎現(xiàn)象,頂板2~5m深度位置存在厚度不一的堅(jiān)硬巖層,該堅(jiān)硬巖層為致密性較好的砂質(zhì)泥巖和砂巖,其斷裂狀態(tài)決定了切頂沿空留巷的穩(wěn)定性。

        圖1 3214S工作面風(fēng)巷鉆孔柱狀圖(右)與窺視圖(左)

        3214S工作面風(fēng)巷巷道斷面為梯形,凈寬4.6m,凈高2.5m,凈面積10.58m2?;夭上锏涝ёo(hù)方案采用錨網(wǎng)索支護(hù)。其支護(hù)方案及參數(shù)如圖2所示。

        圖2 3214S工作面風(fēng)巷支護(hù)斷面圖(mm)

        巷道頂板支護(hù)方案:頂板采用“樹脂錨桿+錨索+塑鋼網(wǎng)+鋼筋梯”聯(lián)合支護(hù)。樹脂錨桿參數(shù)為?20mm×L2200mm,間排距800mm×800mm;錨索參數(shù)為?15.24mm×L7500mm,間排距1600mm×1600mm;塑鋼網(wǎng)參數(shù)為80mm×80mm,菱形網(wǎng)孔;鋼筋梯采用?20mm螺紋鋼焊接而成。

        巷道兩幫支護(hù)方案:兩幫采用“漲殼錨桿+金屬網(wǎng)+竹笆片”聯(lián)合支護(hù)。漲殼錨桿參數(shù)為?16mm×L1800mm間排距800mm×800mm;金屬網(wǎng)參數(shù)為100mm×100mm,菱形網(wǎng)孔。

        2 復(fù)合頂板沿空留巷圍巖變形分區(qū)特征

        2.1 頂板變形監(jiān)測

        為了全面掌握3124S工作面風(fēng)巷圍巖變形情況,在風(fēng)巷頂板布置兩處頂板位移監(jiān)測站(超前工作面50m處、150m處分別布置1#、2#測站),安裝頂板深部位移監(jiān)測計(jì)監(jiān)測0~6m層位頂板位移情況。監(jiān)測結(jié)果如圖3所示。

        圖3 3124S工作面風(fēng)巷頂板下沉量監(jiān)測曲線

        監(jiān)測期間,頂板變形現(xiàn)象顯著,1#測站監(jiān)測范圍內(nèi)變形速度為0.1~3.4mm/m,最大位移量約為132mm;2#測站監(jiān)測范圍內(nèi)變形速度為0.2~3.3mm/m,最大位移量約為154mm。監(jiān)測結(jié)果顯示直至測站滯后工作面約80m時(shí)頂板下沉量趨于零,頂板基本穩(wěn)定。

        兩處測站頂板位移變形均出現(xiàn)兩次突變區(qū)。初次突變區(qū)為1#、2#測站超前工作面約35m位置處開始,直至工作面推進(jìn)至距測站約20m時(shí)趨于穩(wěn)定。由于巷道受到超前支承壓力的影響,1#測站頂板位移變形速率由0.8mm/m突增至2.2mm/m,2#測站頂板位移變形速率由0.5mm/m突增至2.3mm/m;二次突變區(qū)為1#、2#測站滯后工作面約40m位置處開始,直至測站滯后工作面距約80m時(shí)趨于穩(wěn)定。此時(shí)測站處于留巷區(qū)域內(nèi),受頂板堅(jiān)硬巖層運(yùn)動(dòng)的再次影響,1#測站頂板位移變形速率由0.5mm/m突增至3.4mm/m,2#測站頂板位移變形速率由0.2mm/m突增至3.3mm/m。

        由現(xiàn)場監(jiān)測可知,監(jiān)測期間出現(xiàn)兩次突變區(qū),兩處測站監(jiān)測頂板最大下沉量約為150mm,且風(fēng)巷頂板破碎情況嚴(yán)重,錨桿錨索存在失效現(xiàn)象,留巷頂板存在安全隱患。

        2.2 圍巖變形分區(qū)

        根據(jù)復(fù)合頂板切頂沿空留巷巷道頂板位移變形監(jiān)測結(jié)果,將切頂沿空留巷分為四個(gè)變形區(qū)域,如圖4所示。

        圖4 復(fù)合頂板切頂沿空留巷圍巖變形分區(qū)

        1)原風(fēng)巷支護(hù)區(qū)(超前工作面50m以外)。此區(qū)域頂板位移變形速度為0.1~0.4mm/m,巷道頂板變形加速度基本不變。變形主要是由于巷道開挖破壞原圍巖應(yīng)力平衡狀態(tài),淺部頂板中軟硬互層的復(fù)合結(jié)構(gòu)在其周圍巖體應(yīng)力的作用下開始出現(xiàn)離層現(xiàn)象。

        2)超前影響區(qū)(超前工作面0~50m范圍)。此區(qū)域巷道頂板位移變形速度由0.4mm/m突增至2.3mm/m,巷道頂板變形加速度劇增。巷道受超前支承壓力影響,在第一階段變形的基礎(chǔ)上,直接頂中、上部巖層出現(xiàn)離層現(xiàn)象,部分錨桿、錨索失效。

        3)滯后留巷區(qū)(工作面后方0~80m范圍)。此區(qū)域巷道頂板位移變形速度經(jīng)歷兩個(gè)變化過程,一是工作面后方0~40m范圍,頂板變形速度為0.2~0.5mm/m,巷道頂板變形加速度基本不變;二是工作面后方40~80m范圍,頂板變形速度為0.2~3.4mm/m,巷道頂板變形加速度突增;此區(qū)域處于切頂沿空留巷區(qū),采空區(qū)側(cè)直接頂上部頂板出現(xiàn)變形、斷裂、運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,巷道直接頂上部巖層依次出現(xiàn)離層現(xiàn)象,塑鋼網(wǎng)由部分鼓包現(xiàn)象。

        4)永久成巷區(qū)(工作面后方80m以外)。此區(qū)域頂板位移變形速度為0.1~0.2mm/m,巷道頂板變形趨于穩(wěn)定。

        2.3 圍巖變形機(jī)理

        3124S工作面風(fēng)巷圍巖變形破壞的原因:

        1)復(fù)合頂板結(jié)構(gòu)易離層破碎,淺部主動(dòng)錨桿索錨固效果不足。據(jù)3124S工作面風(fēng)巷頂板窺視鉆孔揭露顯示,巷道頂板存在軟硬互層、離層破碎現(xiàn)象,造成部分錨桿失效。因此,風(fēng)巷圍巖支護(hù)方案及參數(shù)應(yīng)考慮復(fù)合頂板條件,適當(dāng)改進(jìn)錨桿結(jié)構(gòu),增加加強(qiáng)支護(hù)構(gòu)件,調(diào)整支護(hù)參數(shù)等。

        2)切頂參數(shù)難以適應(yīng)復(fù)合頂板條件的復(fù)雜變化,切頂效果不佳。3124S工作面采用預(yù)裂爆破的方式卸壓成巷,切頂鉆孔的角度、深度、間排距、裝藥量等參數(shù)的選取嚴(yán)重影響切頂連通率。3124S工作面頂板夾雜多層破碎巖層,破碎夾層中含有大量結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體,炸藥爆破后,大部分沖擊能量消耗在破碎巖層傳播過程中,導(dǎo)致高位頂板和堅(jiān)硬巖層未能充分切斷,造成留巷采空區(qū)側(cè)長距離窄邊頂板懸頂,后期這部分巖體的運(yùn)動(dòng)嚴(yán)重威脅留巷巷道圍巖穩(wěn)定狀態(tài),制約留巷速度與效率。

        3)頂板運(yùn)動(dòng)具有運(yùn)動(dòng)時(shí)間效應(yīng),支護(hù)強(qiáng)度不夠。切頂沿空留巷巷道在服務(wù)過程中,頂板運(yùn)動(dòng)受一次采動(dòng)過程影響,按層位關(guān)系可分為淺部運(yùn)動(dòng)、中部運(yùn)動(dòng)、深部運(yùn)動(dòng);淺部運(yùn)動(dòng)主要是巷道頂板受采空區(qū)側(cè)直接頂垮落和基本頂彎曲下沉的影響,在自重及上覆巖層重力作用下,巷道頂板發(fā)生一個(gè)小撓度變形運(yùn)動(dòng);中部運(yùn)動(dòng)(如圖5所示)是在淺部運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上,采空區(qū)側(cè)直接頂充分垮落后,基本頂在其上覆巖層的重力作用下開始斷裂下沉形成穩(wěn)定的砌體梁結(jié)構(gòu),關(guān)鍵層承載上部巖層的重力作用,切頂沿空留巷巷道在基本頂砌體梁結(jié)構(gòu)保護(hù)下處于應(yīng)力降低區(qū),應(yīng)力向煤體前方深部轉(zhuǎn)移,留巷巷道變形以直接頂和基本頂回轉(zhuǎn)失穩(wěn)為主;深部運(yùn)動(dòng)主要以基本頂上部巖層逐層破斷下沉為主,深部巖層通過應(yīng)力分流將應(yīng)力轉(zhuǎn)移到下部巖體及采空區(qū)矸石上,采空區(qū)側(cè)支承壓力峰值增大,留巷巷道頂板變形以平行下沉為主?,F(xiàn)場監(jiān)測發(fā)現(xiàn),在發(fā)生中部和深部運(yùn)動(dòng)過程中,留巷內(nèi)部分支護(hù)構(gòu)件陷入頂板內(nèi),部分錨桿失效,主要是由于支護(hù)構(gòu)件單一,支護(hù)體支護(hù)強(qiáng)度不夠,支護(hù)構(gòu)件之間沒有耦合作用,沒有整體性。

        圖5 復(fù)合頂板切頂沿空留巷頂板運(yùn)動(dòng)

        最后是初采和收尾階段,采空區(qū)上、下三角存在垮落不充分、充填不完全、頂板壓力大的問題。在靠近邊界煤柱區(qū)域,采空區(qū)頂板上、下三角區(qū)存在弧形三角板結(jié)構(gòu),頂板垮落矸石不能完全充填采空區(qū)導(dǎo)致頂板壓力過大,在此區(qū)域應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)處理以免留巷在服務(wù)期間變形較大而影響下一工作面生產(chǎn)。

        3 復(fù)合頂板切頂沿空留巷耦合支護(hù)技術(shù)

        依據(jù)復(fù)合頂板切頂沿空留巷頂板變形破壞分區(qū)域特征以及變形機(jī)理,提出復(fù)合頂板切頂沿空留巷分區(qū)域多介質(zhì)耦合支護(hù)技術(shù)。

        3.1 技術(shù)原理

        分區(qū)域多介質(zhì)耦合支護(hù)技術(shù)是針對復(fù)合頂板的結(jié)構(gòu)類型,結(jié)合復(fù)合頂板切頂沿空留巷巷道頂板變形的明顯分區(qū)域、分層位特征,利用主動(dòng)支護(hù)加強(qiáng)錨索增加巷道頂板的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的整體性,被動(dòng)支護(hù)構(gòu)件單體支柱和戧柱吸收巷道頂板變形釋放的變形能量;同時(shí),提高支護(hù)體與圍巖的耦合性,加強(qiáng)支護(hù)體與圍巖強(qiáng)度、剛度以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)集中應(yīng)力向煤體深部轉(zhuǎn)移;最終形成“錨桿錨索主動(dòng)固頂+單體支柱戧柱護(hù)幫+鋼帶槽鋼組合梁護(hù)頂”的完整支護(hù)體系。

        分區(qū)域多介質(zhì)耦合支護(hù)技術(shù)能夠適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)圍巖條件隨時(shí)間場表現(xiàn)出的應(yīng)力場、位移場相互耦合的效應(yīng),綜合利用不同支護(hù)介質(zhì)之間的物理、力學(xué)性能差異,改善切頂沿空留巷圍巖力學(xué)形態(tài),保證在采場圍巖發(fā)生變形移動(dòng)的過程中留巷巷道能夠保持穩(wěn)定。

        3.2 關(guān)鍵技術(shù)

        3.2.1 增效錨固結(jié)構(gòu)

        在主動(dòng)支護(hù)構(gòu)件端頭增加錨固增效結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)由攪拌裝置和封堵裝置組成,攪拌裝置頂部設(shè)攪拌齒,確保錨固藥卷初期的攪拌均勻,攪拌裝置的內(nèi)部孔剖面為錐形,便于攪拌裝置套裝于錨索端部;封堵裝置主要結(jié)構(gòu)是封堵導(dǎo)升裝置,確保錨固劑全部封存在錨固增效結(jié)構(gòu)中,實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)主動(dòng)支護(hù)構(gòu)件的錨固力,保證錨固效果。

        3.2.2 超前加固支護(hù)

        為增強(qiáng)主動(dòng)支護(hù)構(gòu)件錨桿索的錨固效果,保證主動(dòng)支護(hù)構(gòu)件“拉得住”切頂短臂梁,需超前工作面50m布置單排長度9.2m的加強(qiáng)錨索,錨索間距1.6m,錨索距回采面煤壁西幫0.5m,每根錨索采用3條ck2370樹脂錨固劑錨固,錨索下端必須安裝好鎖具、托梁和碟狀托盤,使用拉力器緊固。超前工作面20m布置“一梁三柱”抬棚支護(hù)超前加固巷道,即11#工字鋼+DW35-250/100X單體液壓支柱支護(hù),鋼梁垂直工作面走向均勻布置,間距0.8m,支柱垂直頂?shù)装濉?/p>

        3.2.3 調(diào)整切頂參數(shù)

        切頂沿空留巷的切頂參數(shù)的選擇直接影響留巷效果,針對復(fù)合頂板類型淺部頂板較破碎,深部頂板較硬的軟硬互層現(xiàn)象,切頂參數(shù)必須保證“切得開,下得來”。在3124S工作面風(fēng)巷靠工作面?zhèn)妊叵锏雷呦虿贾妙A(yù)裂爆破孔,鉆孔距工作面煤壁側(cè)200mm處,鉆孔間距為500mm,鉆孔直徑為50mm,鉆孔深度為9m,切頂角度15°(與豎直方向夾角)。

        3.2.4 強(qiáng)化碎石幫

        工作面后方對采空區(qū)側(cè)進(jìn)行噴漿處理,保證“護(hù)得住,封得嚴(yán)”且應(yīng)嚴(yán)格遵守三個(gè)原則,一是嚴(yán)格按照級(jí)配進(jìn)行配料,且要保證水泥、速凝劑等均未失效;二是噴漿總厚度不得小于50mm且保證遮蓋住錨桿托盤、塑鋼網(wǎng)、鋼筋網(wǎng)等,初噴不得滯后工作面煤壁25m,復(fù)噴不得滯后工作面煤壁40m。噴漿前每50m預(yù)留氣體取樣孔,預(yù)埋孔距留巷頂板不超過0.5m;三是保證噴漿后的墻體要保證嚴(yán)實(shí)不漏風(fēng)且墻體平整,否則,應(yīng)進(jìn)行二次補(bǔ)噴,直至達(dá)標(biāo)即可。

        3.3 技術(shù)方案與工藝

        根據(jù)復(fù)合頂板耦合支護(hù)技術(shù)原理及變形分區(qū)機(jī)理,結(jié)合切頂沿空留巷“拉得住、切得開、下得來、護(hù)得住、封得嚴(yán)”的核心理念,針對超前影響區(qū)(加固切頂)、滯后留巷區(qū)(立柱掛網(wǎng)護(hù)幫)、永久成巷區(qū)(抬棚噴漿加固+收尾砌墻接頂支護(hù))設(shè)計(jì)的新方案與工藝,對3124S風(fēng)巷原支護(hù)進(jìn)行分區(qū)域加強(qiáng)支護(hù)。

        3.3.1 超前影響區(qū)支護(hù)方案

        在超前工作面煤壁50m位置處施工單排加強(qiáng)支護(hù)長錨索,并安裝增效錨固結(jié)構(gòu)增加錨固效果。超前工作面煤壁40m位置,采用錨索+14#槽鋼+“W”鋼帶+單體支柱組成“一梁三柱”的耦合支護(hù)結(jié)構(gòu)。

        3.3.2 滯后留巷區(qū)支護(hù)方案

        隨著工作面的推進(jìn),在切頂沿空留巷采空區(qū)側(cè)沿巷道走向布置立柱+鋼筋網(wǎng)+金屬網(wǎng)+戧柱進(jìn)行立柱掛網(wǎng)擋矸,立柱緊貼采空區(qū)布置,間距800mm,靠采空區(qū)一側(cè)將鋼筋網(wǎng)用8#鐵絲懸掛于立柱上,間隔4m布置一根戧柱,防止立柱倒滑,達(dá)到加強(qiáng)支護(hù)的效果。

        3.3.3 永久成巷區(qū)支護(hù)方案

        為了加強(qiáng)碎石幫的整體強(qiáng)度和密閉性,緊跟滯后留巷區(qū)邊緣噴注C20混凝土墻,選取材料為機(jī)制沙(0.08~0.5mm)、瓜米石(0.5~1mm)、水泥(32.5R)、以及早強(qiáng)劑和水,嚴(yán)格按照水泥∶機(jī)制沙∶瓜米石∶早強(qiáng)劑∶水=1∶2∶2∶0.03∶0.45的配合比進(jìn)行配料。

        混凝土墻養(yǎng)護(hù)20d以后,回收成巷區(qū)的工字鋼梁、單體支柱、戧柱等。成巷區(qū)的支護(hù)由錨索、錨桿、混凝土墻等組成,而對于靠近邊界煤柱的初采或收尾段,為避免上、下三角存在垮落充填不充分造成采空區(qū)頂板壓力過大等問題,在工作面初采、首尾段用塊磚進(jìn)行砌墻,墻體采用灰漿對砌塊之間進(jìn)行勾縫,確保墻體的密封性。

        4 工程實(shí)踐

        3124S回采工作面實(shí)施分區(qū)域多介質(zhì)耦合支護(hù)技術(shù)后,為了驗(yàn)證切頂沿空留巷的留巷效果,在切頂沿空留巷巷道頂板布置雙基點(diǎn)深部位移監(jiān)測儀進(jìn)行深部位移監(jiān)測。基點(diǎn)深度為2m、8m,從切頂沿空留巷成巷后1~2d內(nèi)布置的測站,同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測,共布置8組測站,每組測站相隔20~30m。3124S回采工作面留巷2#、5#測站處頂板深部位移監(jiān)測結(jié)果如圖6所示。

        圖6 3124S工作面切頂沿空留巷頂板位移監(jiān)測曲線

        由圖6可知,在監(jiān)測期間,0~2m處頂板下沉量處于20~41mm之間,0~8m處頂板下沉量處于37~62mm之間,與原支護(hù)方案相比降低了60%~75%。從變化趨勢上看,留巷初期(成巷后0~20d)圍巖變形量變化速率較大,多數(shù)測站頂板變形主要集中在0~2m的淺部圍巖,切頂沿空留巷整體穩(wěn)定性較好;留巷中期(成巷后20~40d),圍巖變形量變化速率逐漸減小,多數(shù)測站頂板變形主要集中在0~8m的淺部圍巖;留巷后期(成巷后40~60d),圍巖變形趨于穩(wěn)定,表明支護(hù)效果良好。

        同時(shí),在增加布置加強(qiáng)長錨索后,巷道內(nèi)錨索錨固力合格率超過95%,切頂沿空留巷進(jìn)度比之前提高了0.8~1.6m/d,提升了15%~40%。

        5 結(jié) 論

        1)根據(jù)3124S工作面切頂沿空留巷變形特征與變形機(jī)理,將切頂沿空留巷圍巖變形區(qū)域分為原風(fēng)巷支護(hù)區(qū)、超前影響區(qū)、滯后留巷區(qū)、永久成巷區(qū)四個(gè)變形區(qū)域,為針對性支護(hù)方案設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

        2)根據(jù)劃分的變形區(qū)域,設(shè)計(jì)具有針對性的各區(qū)域支護(hù)方案,合理利用支護(hù)構(gòu)件的力學(xué)性能,有效控制巷道圍巖的變形量,吸收和轉(zhuǎn)移變形能量。提出“錨桿錨索主動(dòng)固頂+單體支柱戧柱護(hù)幫+鋼帶槽鋼組合梁護(hù)頂”的耦合支護(hù)技術(shù),增加支護(hù)構(gòu)件與圍巖的整體性。

        3)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明,3124S工作面切頂沿空留巷頂板下沉量處于33~62mm之間,多數(shù)測站頂板變形主要集中在0~2m的淺部圍巖,切頂沿空留巷整體穩(wěn)定性較好,大幅提高了留巷效率。

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