劉會(huì)景，林 陸，杜 湃，李 航

(1.烏魯木齊職業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830001； 2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)能源與礦業(yè)學(xué)院，北京 100083)

煤巷復(fù)合頂板中存在軟弱夾層會(huì)導(dǎo)致巷道頂板的巖層強(qiáng)度不高、承載能力低、裂隙發(fā)育、整體穩(wěn)定性差等問題。巷道開挖后，頂板應(yīng)力將重新分布且易發(fā)生離層破壞，甚至引發(fā)頂板大面積垮落，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，復(fù)合頂板軟弱巖層沿空巷道頂板支護(hù)是目前亟待解決的研究難題，眾多學(xué)者針對(duì)此難題展開了諸多研究。柏建彪等[1]運(yùn)用注漿及錨桿支護(hù)控制技術(shù)，增強(qiáng)控制復(fù)合頂板極軟煤層巷道圍巖穩(wěn)定性，有效控制了圍巖變形；何滿潮等[2]通過對(duì)深部復(fù)合頂板回采巷道工程地質(zhì)條件綜合分析和地質(zhì)力學(xué)評(píng)估，提出了錨網(wǎng)索耦合支護(hù)技術(shù)，使錨桿、錨索、網(wǎng)達(dá)到最優(yōu)組合，從而實(shí)現(xiàn)支護(hù)系統(tǒng)的最佳耦合狀態(tài)；王金華等[3]研究分析了長度、間距、排距及預(yù)應(yīng)力大小等因素對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力場(chǎng)的影響；王連國等[4]針對(duì)高應(yīng)力復(fù)雜煤層沿空巷道支護(hù)困難現(xiàn)狀，通過錨注聯(lián)合支護(hù)方式，提高了巷道圍巖力學(xué)性質(zhì)，有效控制了沿空巷道的大變形；張鎮(zhèn)等[5]針對(duì)錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)預(yù)應(yīng)力不協(xié)調(diào)的問題，提出錨桿、錨索應(yīng)選擇合理協(xié)調(diào)的預(yù)應(yīng)力以增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性；高明仕等[6]針對(duì)厚煤層松軟復(fù)合頂板巷道穩(wěn)定性問題，提出梯次支護(hù)原理，采用錨桿-短錨索-長錨索的支護(hù)方式，在巷道頂板形成一定厚度和承載強(qiáng)度的錨固效應(yīng)的立體支護(hù)結(jié)構(gòu)，維護(hù)了復(fù)合頂板的穩(wěn)定性；張農(nóng)等[7]針對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軟弱夾層頂板提出煤巷圍巖預(yù)應(yīng)力控制技術(shù)，以多層次聯(lián)合支護(hù)實(shí)現(xiàn)支護(hù)圍巖間的主動(dòng)和動(dòng)態(tài)相互作用，提高了巷道圍巖承載能力，控制了巷道圍巖變形；黃慶享等[8]針對(duì)松軟圍巖、三軟煤層等軟巖巷道，提出底板-兩幫-頂板巷道整環(huán)支護(hù)設(shè)計(jì)原則；蘇學(xué)貴等[9]揭示了特厚松軟復(fù)合頂板錨桿-錨索聯(lián)合主動(dòng)支護(hù)而形成的拱-梁耦合作用機(jī)制，為特厚松軟復(fù)合頂板巷道支護(hù)方法和技術(shù)參數(shù)提供理論基礎(chǔ)；岳帥帥等[10]針對(duì)特厚煤層沿空掘巷，采用相似模擬和微震監(jiān)測(cè)確定了合理窄煤柱的寬度為6 m，提出了高強(qiáng)高預(yù)應(yīng)力錨桿索+鋼筋混凝土防護(hù)墻+窄煤柱注漿的強(qiáng)力聯(lián)合支護(hù)圍巖控制對(duì)策；王志強(qiáng)等[11-12]基于錯(cuò)層位外錯(cuò)式巷道空間布置結(jié)構(gòu)，提出區(qū)段間聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，上區(qū)段沿頂巷道側(cè)幫支護(hù)與沿底巷道頂板支護(hù)形成聯(lián)合支護(hù)區(qū)，提高了巷道圍巖的穩(wěn)定性，有利于巷道頂板控制和維護(hù)。

綜上所述，我國學(xué)者針對(duì)復(fù)合頂板軟弱巖層沿空巷道頂板破壞機(jī)理和圍巖穩(wěn)定性控制等方面提出了一系列支護(hù)設(shè)計(jì)方法，取得了優(yōu)異成果的同時(shí)也極大推動(dòng)了復(fù)合頂板巷道支護(hù)的研究進(jìn)展。但目前研究成果大多針對(duì)巷道沿煤層底板布置的傳統(tǒng)巷道布置形式，基于錯(cuò)層位立體化巷道布置方式的復(fù)合頂板軟弱巖層沿空巷道頂板支護(hù)問題尚未展開系統(tǒng)研究。

本文以某礦605工作面綜放沿空掘巷為研究背景，該綜放工作面存在頂板巖性差異大、變形量大、變形時(shí)間長等難題。由此提出綜放錯(cuò)層位外錯(cuò)式沿空掘巷相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，并對(duì)區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)圍巖控制機(jī)理進(jìn)行深入研究，采用FLAC3D數(shù)值模擬軟件對(duì)比分析傳統(tǒng)巷道布置下頂板支護(hù)和錯(cuò)層位巷道布置下相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)的效果，提出相應(yīng)的沿空巷道復(fù)合頂板控制對(duì)策，為相似類型地質(zhì)條件下沿空巷道布置形式和支護(hù)方式提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參數(shù)支持。

1 工程概況

根據(jù)某礦工程地質(zhì)資料，煤層厚度為6.3～7.8 m，平均厚度為6.5 m，頂煤層含2層夾矸，單層夾矸厚度最小為0.14 m，最大為0.27 m，平均傾角為3°，平均埋深325 m。該礦605工作面采用走向長壁綜合機(jī)械化放頂煤采煤法；工作面走向長度為1 000 m，傾向長度為160 m；工作面巷道沿煤層底板布置且斷面均為矩形，煤層直接頂為4 m左右層狀的軟弱復(fù)合巖層。巖性由上至下分別為砂質(zhì)巖層、中砂巖、粉砂巖、泥巖、灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖、砂泥巖互層，煤層綜合地質(zhì)柱狀圖如圖1所示。

圖1 煤層綜合地質(zhì)柱狀圖Fig.1 Comprehensive geological histogram of coal seam

該礦前期相鄰工作面間留設(shè)20 m寬煤柱，造成大量煤炭資源損失，為提高工作面回采率，在605工作面采用沿空掘巷技術(shù)，沿603工作面采空區(qū)留設(shè)8 m窄煤柱的沿空巷道。支護(hù)參數(shù)為巷道頂板錨桿間排距800 mm×800 mm，錨索間排距1 600 mm×1 800 mm。巷道側(cè)幫錨桿間排距為800 mm×800 mm。同排錨桿用M5鋼帶進(jìn)行連接，錨索采用11號(hào)礦用工字鋼連接。

2 復(fù)合頂板沿空掘巷外錯(cuò)式相鄰區(qū)段巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

基于原巷道布置和支護(hù)方案，605工作面在掘進(jìn)期間，由于沿空巷道頂板為夾矸頂煤和軟弱巖層組成的復(fù)合層狀巖層，巷道無法保持穩(wěn)定而發(fā)生變形，尤其在工作面回采期間，巷道在采動(dòng)影響下，頂板整體變形而造成大面積下沉，錨桿-索支護(hù)結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，原支護(hù)效果局部失效，無法維持巷道穩(wěn)定性。基于上述問題，提出綜放錯(cuò)層位外錯(cuò)式沿空掘巷布置形式，如圖2所示。該巷道布置方式突破了傳統(tǒng)巷道沿底板布置方式的局限性，使沿空巷道和相鄰區(qū)段間工作面回采巷道分別位于煤層不同高度，一方面，有利于減小上區(qū)段頂板軟弱巖層厚度；另一方面，由于上區(qū)段回風(fēng)巷道沿煤層頂板布置，存在由煤層底板到回風(fēng)巷道產(chǎn)生的緩升區(qū)(起坡段)。該區(qū)域與回風(fēng)巷道和沿空巷道之間的外錯(cuò)煤體組成異形窄煤柱，改變了傳統(tǒng)綜放留設(shè)的T形煤柱。與之相比，異形窄煤柱底部寬高比顯著增加，大大提高了沿空巷道窄煤柱幫的穩(wěn)定性。

圖2 錯(cuò)層位外錯(cuò)式巷道立體示意圖Fig.2 3D diagram of external staggered roadway

圖3 復(fù)合頂板相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)Fig.3 Combined support technology of roadway between adjacent sections of composite roof

根據(jù)上區(qū)段回風(fēng)巷道和下區(qū)段沿空巷道具有一高、一低、水平錯(cuò)距的立體化空間結(jié)構(gòu)關(guān)系，以及實(shí)現(xiàn)厚煤層沿空掘巷相鄰巷道聯(lián)合支護(hù)方法的發(fā)明專利[13]，提出復(fù)合頂板軟弱巖層相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，如圖3所示。由圖3可知，上區(qū)段回風(fēng)巷沿頂板布置，上區(qū)段工作面掘巷期間便向下區(qū)段沿空巷道異形窄煤柱幫和沿空巷道頂板內(nèi)打入錨桿(索)，既維護(hù)了上區(qū)段回風(fēng)巷側(cè)實(shí)體煤幫的穩(wěn)定性，同時(shí)也對(duì)沿空巷道頂板和異形窄煤柱幫起預(yù)支護(hù)作用。沿空巷道煤柱幫中上部區(qū)域是擠壓變形與破壞的始發(fā)區(qū)域和重點(diǎn)部位，上區(qū)段工作面回采期間向側(cè)幫施加高強(qiáng)、高預(yù)應(yīng)力錨索，可有效限制掘巷和回采期間窄煤柱幫中上部煤體受基本頂回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的垂直和非均衡水平應(yīng)力沿煤體的節(jié)理、裂隙和錯(cuò)位滑動(dòng)，以維護(hù)窄煤柱幫頂板和巷道頂板圍巖體的穩(wěn)定。下區(qū)段工作面沿空巷道掘進(jìn)后，在巷道頂板淺部軟弱圍巖，其頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)與上區(qū)段回風(fēng)巷側(cè)幫支護(hù)結(jié)構(gòu)在橫縱方向相互重疊，形成聯(lián)合錨固區(qū)，加強(qiáng)了頂板圍巖不同方向節(jié)理裂隙的控制能力。

3 相鄰區(qū)段巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)圍巖變形控制機(jī)理

錯(cuò)層位外錯(cuò)式相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可在沿空巷道頂板形成縱橫交錯(cuò)的聯(lián)合錨固區(qū)，在單巷支護(hù)密度不變的情況下，相當(dāng)于增加了該區(qū)域的支護(hù)密度，形成了高強(qiáng)度、高密度的支護(hù)區(qū)域，其圍巖變形控制原理如下所述。

1) 錯(cuò)層位外錯(cuò)式沿空掘巷技術(shù)在沿空巷道掘巷前，向沿空巷道頂板煤體內(nèi)施加高強(qiáng)、高預(yù)應(yīng)力錨桿(索)，起掘前預(yù)先支護(hù)效果，提高了沿空巷道頂板淺部圍巖力學(xué)性質(zhì)。該措施相當(dāng)于在軟弱頂板巖層中鋪設(shè)了若干層骨架以提高頂板巖層強(qiáng)度和剛度，增強(qiáng)了其軟弱頂板抗離層的性能。沿空巷道掘巷后采用高強(qiáng)、高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索耦合支護(hù)，與掘前預(yù)支護(hù)區(qū)域形成聯(lián)合錨固區(qū)，加強(qiáng)了易離層垮落頂板的支護(hù)強(qiáng)度，使圍巖應(yīng)力在聯(lián)合支護(hù)的作用下趨于均衡，最大限度地發(fā)揮了支護(hù)體系的支撐作用，達(dá)到巷道穩(wěn)定的目的。

2) 巷道頂板煤體在關(guān)鍵塊回轉(zhuǎn)引起的支承應(yīng)力和水平應(yīng)力作用下破裂而產(chǎn)生裂隙，如圖4所示。沿節(jié)理面滑動(dòng)，并對(duì)錨索產(chǎn)生作用力P，沿錨索軸向和徑向分解為P1和P2；側(cè)幫錨索通過軸向反作用力與徑向反作用力來阻止煤幫頂板產(chǎn)生破裂，提供的徑向約束力阻止裂隙煤體沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)，軸向約束力阻止煤體破裂失穩(wěn)。

圖4 側(cè)幫錨桿與錨索控制綜放沿空巷道 頂煤破裂失穩(wěn)機(jī)理Fig.4 Mechanism of top coal failure of gob-side roadway controlled by lateral bolt and cable

3) 沿空巷道頂板圍巖淺部范圍內(nèi)，高預(yù)應(yīng)力錨桿與錨索橫縱交錯(cuò)，從而產(chǎn)生交錯(cuò)式支護(hù)結(jié)構(gòu)，形成#形聯(lián)合錨固區(qū)，錨固區(qū)在巷道圍巖淺部形成高預(yù)應(yīng)力組合梁，限制深部圍巖變形，增加了巷道圍巖單位空間內(nèi)的支護(hù)密度，增強(qiáng)了淺部含夾矸頂煤離層的抵抗力，以保持組合梁結(jié)構(gòu)的完整性，如圖5所示。

4) 錯(cuò)層位外錯(cuò)式沿空掘巷相鄰區(qū)段間巷道形成的交錯(cuò)式支護(hù)結(jié)構(gòu)，可在綜放沿空巷道復(fù)合結(jié)構(gòu)頂板的低位巖層中形成高強(qiáng)度、高支護(hù)密度的錨桿(索)組合梁，有效控制頂板淺部巖層。如圖6所示，巷道頂板淺部圍巖錨桿(索)支護(hù)結(jié)構(gòu)是形成頂板支護(hù)的第一重承載結(jié)構(gòu)，巷道頂板深部錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)和錨固圍巖體形成承載拱B區(qū)即第二重承載結(jié)構(gòu)，將下部形成的第一重錨桿(索)組合梁，懸吊于上部頂板穩(wěn)定巖層中，使中部直接頂軟弱巖層處于拱-梁錨固區(qū)域夾持作用下，拱-梁互為依托，相互耦合，構(gòu)成巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，使巷道頂板圍巖整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖5 頂板淺部交錯(cuò)式支護(hù)結(jié)構(gòu)與預(yù)應(yīng)力組合梁Fig.5 Shallow roof staggered support structure and prestressed composite beam

圖6 二重承載結(jié)構(gòu)示意圖Fig.6 Schematic diagram of double bearing structure

綜上所述，相比于常規(guī)錨桿(索)沿巷道法線方向協(xié)同支護(hù)的方式，錯(cuò)層位外錯(cuò)式相鄰區(qū)段間巷道交錯(cuò)式聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，在沿空巷道頂板淺部圍巖錨固范圍內(nèi)形成高密度、高強(qiáng)度的組合梁，減少了頂板下沉量；側(cè)幫錨索的橫向布置，有效降低了沿空巷道頂板錨桿端部受力，減少了頂板支護(hù)構(gòu)件的破損率，提高了頂板整體支護(hù)結(jié)構(gòu)的完整性和有效性。

4 相鄰區(qū)段巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)模擬驗(yàn)證分析

4.1 巷道支護(hù)方案優(yōu)化

為實(shí)現(xiàn)沿空巷道頂板圍巖非對(duì)稱預(yù)支護(hù)，改善頂板淺部圍巖力學(xué)性質(zhì)，增加支護(hù)密度，增強(qiáng)區(qū)域支護(hù)應(yīng)力場(chǎng)，提高頂板圍巖整體強(qiáng)度，形成拱-梁互為依托的巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)主體，相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)方案優(yōu)化如下所述。

1) 沿頂巷道側(cè)幫。采用5根BHRB600型高強(qiáng)度左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，直徑-22 mm，錨桿長度2.8 m，預(yù)緊力不小于70 kN；錨索采用高預(yù)應(yīng)力錨索，錨索直徑-21.6 mm，錨索長度11.3 m，錨索預(yù)緊力不小于150 kN。

2) 沿空巷道頂板。采用6根BHRB600型高強(qiáng)度左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，直徑-22 mm，錨桿長度2.8 m，預(yù)緊力不小于70 kN；錨索采用新型高預(yù)應(yīng)力，每排布置4根錨索，錨索直徑-21.6 mm，錨索長度9.5 m，錨索預(yù)緊力不小于150 kN。

3) 沿空巷道兩幫。兩幫每排布置5根錨桿支護(hù)，錨桿桿體材料、直徑、長度、錨固長度及預(yù)緊力矩均與頂板相同，采用W鋼帶和高強(qiáng)度金屬網(wǎng)護(hù)幫。

錯(cuò)層位外錯(cuò)式沿空掘巷相鄰區(qū)段巷道聯(lián)合支護(hù)沿頂巷道側(cè)幫支護(hù)及沿空巷道斷面支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖7和圖8所示。

圖7 沿空巷道圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.7 Schematic diagram of surrounding rock support structure of gob-side roadway

4.2 模型建立

采用FLAC3D數(shù)值模擬軟件進(jìn)一步分析錯(cuò)層位外錯(cuò)式相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，根據(jù)該礦地質(zhì)條件，各煤層巖層力學(xué)參數(shù)詳見表1。

根據(jù)煤巖層力學(xué)參數(shù)建立數(shù)值模型，如圖9所示，模型尺寸為100 m×50 m×68 m，底部界面、前后界面以及左右界面設(shè)置位移、速度和應(yīng)力邊界約束，頂部為自由邊界，采用摩爾-庫倫本構(gòu)模型及強(qiáng)度準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。巷道支護(hù)采用錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)形式，錨桿錨索采用FLAC3D軟件內(nèi)置的單元體cable進(jìn)行模擬。

圖8 沿頂巷道實(shí)體煤幫支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.8 Schematic diagram of solid coal support structure along the roof roadway

表1 煤巖層力學(xué)參數(shù)Table 1 Mechanical parameters of coal and rock stratum

圖9 數(shù)值模型圖Fig.9 Numerical model

4.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析

圖10(a)為無側(cè)幫支護(hù)條件下，原支護(hù)方案錨桿(索)支護(hù)應(yīng)力場(chǎng)分布特征，支護(hù)應(yīng)力為0.10 MPa，錨索壓力拱邊界線附近支護(hù)應(yīng)力為0.03 MPa，但由于錨桿的強(qiáng)度和預(yù)緊力較低，錨索長度和強(qiáng)度也較低，因此承載能力較弱，且錨固在直接頂不穩(wěn)定的巖層中，形成不穩(wěn)定圍巖+不穩(wěn)定支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此無法有效對(duì)復(fù)合頂板軟弱巖層施加強(qiáng)有力的支護(hù)效果。

圖10 頂板支護(hù)構(gòu)件預(yù)應(yīng)力耦合效果對(duì)比圖Fig.10 Comparison of prestressed coupling effect of roof support components

由圖10(b)可知，側(cè)幫錨索支護(hù)顯著擴(kuò)大了頂板錨桿與錨索錨固范圍內(nèi)的壓應(yīng)力區(qū)域，加強(qiáng)了頂板淺部錨桿錨固區(qū)域的壓應(yīng)力值。側(cè)幫錨索預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散作用與頂板錨桿(索)應(yīng)力擴(kuò)散作用在頂部形成明顯的疊加應(yīng)力場(chǎng)，疊加區(qū)范圍和疊加區(qū)強(qiáng)度進(jìn)一步增大，并在巷道頂板淺部區(qū)域形成連續(xù)壓應(yīng)力梁，壓應(yīng)力值達(dá)0.21 MPa，成為穩(wěn)定頂板淺部圍巖的承載結(jié)構(gòu)。在錨桿與錨索錨固區(qū)域之間，由于側(cè)幫錨索預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散作用，增強(qiáng)了該區(qū)域壓應(yīng)力強(qiáng)度并擴(kuò)大其范圍，形成了連續(xù)的外層錨固拱壓應(yīng)力區(qū)域，該區(qū)域壓應(yīng)力值普遍在0.10 MPa左右。

因此，錯(cuò)層位外錯(cuò)式相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可使側(cè)幫錨索與頂板錨桿(索)相互協(xié)調(diào)配合，在頂板圍巖淺部形成穩(wěn)定的淺部預(yù)應(yīng)力梁，深部應(yīng)力拱以拱-梁互為依托，形成相互耦合的整體支護(hù)結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)巷道布置方式和原支護(hù)方案，沿空巷道窄煤柱幫和頂板復(fù)合結(jié)構(gòu)巖層由于回采擾動(dòng)和覆巖回轉(zhuǎn)下沉運(yùn)動(dòng)全部處于破碎狀態(tài)，無法有效控制圍巖穩(wěn)定性，如圖11(a)所示。而實(shí)施錯(cuò)層位外錯(cuò)式沿空掘巷相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后，頂板和側(cè)幫支護(hù)構(gòu)件協(xié)同支護(hù)可有效地形成拱-梁承載結(jié)構(gòu)，將淺部圍巖懸吊于穩(wěn)定巖層上，如圖11(b)所示。受采動(dòng)影響后，頂?shù)装鍦\部圍巖基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，局部區(qū)域不再發(fā)生破壞，異形窄煤柱幫雖整體發(fā)生塑性破壞，但僅限于窄煤柱寬度范圍內(nèi)未向起坡段煤體擴(kuò)展，有效限制了其向采空區(qū)側(cè)變形，維護(hù)其側(cè)向穩(wěn)定性。巷道頂板淺部橫縱交錯(cuò)的支護(hù)形成了密集支護(hù)區(qū)域，減小了頂板整體下沉的幅度，巷道頂板圍巖塑性破壞區(qū)域較小并呈現(xiàn)較穩(wěn)定狀態(tài)，未與采空區(qū)側(cè)向圍巖塑性破壞區(qū)形成大面積貫通。因此，綜放錯(cuò)層位外錯(cuò)式相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可有效控制綜放復(fù)合頂板軟弱巖層沿空巷道圍巖變形與破壞。

圖11 支護(hù)方案效果對(duì)比圖Fig.11 Comparison of the support scheme effect

5 結(jié) 論

1) 針對(duì)復(fù)合頂板軟弱巖層沿空掘巷頂板所存在的一系列問題，基于錯(cuò)層位外錯(cuò)式沿空掘巷一高、一低、水平錯(cuò)距的立體化空間關(guān)系，提出綜放錯(cuò)層位外錯(cuò)式沿空掘巷相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)并詳細(xì)分析了該支護(hù)技術(shù)圍巖變形控制原理。

2) 相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)側(cè)幫錨索作用原理，增強(qiáng)了巷道頂板巖層強(qiáng)度、剛度，增加了頂板單位空間內(nèi)的支護(hù)密度；側(cè)幫錨索提供的徑向約束力，可阻止巷道及窄煤柱幫頂煤沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)，軸向約束力可阻止頂煤破裂失穩(wěn)；避免了常規(guī)支護(hù)錨桿錨固范圍內(nèi)端錨支護(hù)錨桿兩端受力較大，錨固端圍巖受集中力作用易破壞、錨桿螺紋段易拉斷的現(xiàn)象；與沿空巷道頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)形成了淺部高預(yù)應(yīng)力組合梁，深部應(yīng)力拱的梁-拱式雙重承載結(jié)構(gòu)。

3) 對(duì)比傳統(tǒng)巷道布置方式及支護(hù)方案與錯(cuò)層位外錯(cuò)式巷道布置方式及相鄰區(qū)段間巷道聯(lián)合支護(hù)方案，采用FLAC3D數(shù)值模擬軟件分析了兩者對(duì)沿空巷道圍巖控制的效果，研究結(jié)果表明采用以錯(cuò)層位外錯(cuò)式沿空掘巷+區(qū)段間相鄰巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)為核心的綜合圍巖控制措施，可大大提高窄煤柱幫的穩(wěn)定性，頂板復(fù)合軟弱巖層得到有效控制，整體圍巖穩(wěn)定性控制效果較好。