劉文學(xué)，王曉利，劉會會，曹曉凡，何斌，劉軍峰，常慶，李昂

摘要：柔?；炷裂乜樟粝锛夹g(shù)已應(yīng)用多年，在中厚煤層和薄煤層開采下均取得了較好的支護(hù)效果，但在厚煤層大采高工作面，因巷道高、巷旁支護(hù)壓力大、混凝土早期強(qiáng)度低易受壓損壞難以有效支撐頂板。大采高工作面礦壓顯現(xiàn)劇烈，巷旁維護(hù)難度大，故此提出一種新型的預(yù)澆墻柔?；炷裂乜樟魤蛳镄录夹g(shù)，即在上工作面回采前，刷煤擴(kuò)幫后提前預(yù)澆柔?；炷翂w，提高煤幫整體支撐力的同時(shí)，解決柔?；炷翂Χ唐跓o法有效承載頂板來壓的難題；待回采一定距離后，再沿墻滯后掘進(jìn)下工作面回采巷道，且掘進(jìn)方向與上工作面回采方向一致，緩解接續(xù)緊張，最終實(shí)現(xiàn)無煤柱開采。以王莊煤業(yè)3503工作面回采留設(shè)預(yù)澆墻為工程背景，建立了沿空留墻掘巷圍巖結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，理論計(jì)算得出墻體力學(xué)支護(hù)參數(shù)，并通過現(xiàn)場應(yīng)用驗(yàn)證了該技術(shù)的可實(shí)施性。結(jié)果表明：理論計(jì)算分析確定了墻體高寬比為5 m×1.5 m，混凝土強(qiáng)度C30即可滿足留墻支護(hù)要求；沿墻掘進(jìn)巷道總體變形量小，頂?shù)装搴蛢蓭妥畲笠平績H為260 mm和125 mm，墻體最大受壓18 MPa，小于墻體自身承載力；下工作面臨近巷道掘進(jìn)115 m后即趨于穩(wěn)定。該技術(shù)應(yīng)用全階段效果良好，滿足巷道使用要求，有效解決了大采高工作面沿空留巷重大技術(shù)難題，也可為相似工況無煤柱開采提供技術(shù)借鑒。

關(guān)鍵詞：沿空留墻掘巷；柔?；炷?；力學(xué)模型；大采高工作面；礦壓監(jiān)測

中圖分類號：TD 353文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-9315（2024）01-0094-10

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2024.0110開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Flexible-formwork? driving roadway? technology along goaf?retaining wall? in large mining height working face

LIU Wenxue1，2，WANG Xiaoli3，LIU Huihui1，CAO Xiaofan3，HE Bin1，LIU Junfeng1，CHANG Qing1，LI Ang3

（1.Shaanxi Pioneering Architectural Technology Co.，Ltd.，Xian? 710054，China；2.China Railway Engineering Equipment Group Co.，Ltd.，Zhengzhou? 450016，China；3.College of Architecture and Civil Engineering，Xian University of Science and Technology，Xian? 710054，China）

Abstract：The technology of retaining roadway along goaf with flexible formwork concrete has been used in China for many years.In the medium-thickness coal seam and thin coal seam mining it has achieved better support effect，but in the thick coal seam working face with large mining height，it is difficult to support the roof effectively because of the high roadway，high pressure of the roadway side support，and the low strength of the concrete in the early stage is easy to be damaged by the pressure.In addition，the mine pressure in the large mining height face is severe，and it is difficult to maintain the roadway，so a new technology of driving roadway along goaf with flexible form of concrete pre-cast wall is put forward.Before the mining of the last working face，the flexible formwork wall of concrete is poured in advance after brushing coal to expand the slope，so as to improve the overall supporting force of the coal side，and at the same time，to solve the problem that the flexible formwork concrete wall can not effectively bear the roof pressure in a short period of time.After mining a certain distance，then lagging along the wall is propased to dig the lower working face back to mining roadway，and the direction of digging and in the upper working face back remains the same，to alleviate the succession of tension and ultimately to achieve no coal pillar mining.This paper takes Wangzhuang Coal Industry 3503 working face back mining leaving pre-cast wall as the engineering example.In this paper，the mechanical model of surrounding rock structure of roadway driving along goaf retaining wall is established，the wall mechanical support parameters are calculated theoretically，and the implementability of this technology is verified by field application.The results show that： the theoretical calculation and analysis determine the wall height and width ratio of 5 m×1.5 m，and the concrete strength of C30 can meet the requirements of retaining wall support.The overall deformation of the roadway driven along the wall is small，the maximum displacement of the roof and floor and the two sides is only 260 mm and 125 mm，and the maximum compression 18 MPa of the wall is less than the bearing capacity of the wall itself.The lower working face is stabilised after 115 m of tunneling near the roadway.The application of this technology has a good effect in the whole stage，possible to meet the requirements of roadway use，and effectively solves the major technical problems of retaining roadway along goaf in large mining height face.It can provide a technical reference for coal pillar mining without coal pillar in similar conditions.

Key words：driving roadway along goaf remaining wall；flexible-formwork concrete；mechanical model；large mining height working face；mine pressure monitoring

0引言

一般大采高煤層開采需要在綜采工作面之間留設(shè)區(qū)段煤柱來保護(hù)工作面回采的安全性[1-3]，這也造成了一定的煤炭資源浪費(fèi)，如何安全高效地將大采高工作面區(qū)段煤柱回收，或者不再留設(shè)區(qū)段煤柱而依然能安全回采，成為一個需要解決的開采問題[4-5]。無煤柱開采的提出和應(yīng)用大大提高了煤炭資源的回收率，也為該問題提供了解決方案[6-16]。無煤柱開采具體分為沿空留巷和沿空掘巷2種方法。

關(guān)于無煤柱開采，已有許多專家學(xué)者開展了大量研究，并取得了豐碩的研究成果。高玉兵等介紹了不同煤厚條件下切頂卸壓無煤柱自成巷技術(shù)應(yīng)用研究，其中包括薄煤層工作面、中厚煤層工作面和厚煤層工作面，研究發(fā)現(xiàn)：不同煤厚條件下，采空區(qū)矸石垮落狀態(tài)和頂板巖層運(yùn)動規(guī)律均不相同，因而需要采用不同的設(shè)計(jì)參數(shù)[17]；鄧雪杰等采用理論分析與數(shù)值模擬的方法研究不同埋深、工作面充實(shí)率、巷旁充填體寬度和強(qiáng)度條件下沿空留巷圍巖應(yīng)力演化與移動破壞特征，并提出了適用于唐口煤礦的沿空留巷方案，獲得了良好的工程實(shí)踐效果[18]；趙萌燁等研究了無煤柱切頂沿空留巷，提出巷內(nèi)支撐阻力的計(jì)算方法，為無煤柱切頂綠色高效開采提供了新的理論依據(jù)[19]；曹曉凡等為解決瓦斯積聚等問題，首次開展特厚煤層底分層柔模沿空留巷技術(shù)研究，并提出了采用雙柔模墻留巷，最終實(shí)現(xiàn)了下區(qū)段工作面1分層回采后，留巷巷道保持完整并順利解決瓦斯超限的目標(biāo)[20]；何滿潮等系統(tǒng)性地介紹了無煤柱自成巷開采理論與110/N00工法，并對110/N00工法大量工程實(shí)踐進(jìn)行了介紹[21-23]。

以上專家學(xué)者的研究極大地促進(jìn)了無煤柱開采技術(shù)的發(fā)展，但是現(xiàn)階段大采高無煤柱開采沿空留巷或沿空掘巷仍然面臨著巷旁支護(hù)壓力大、支護(hù)體難以有效支撐、留巷成本高以及浪費(fèi)煤炭資源等問題，在此基礎(chǔ)上提出采用一種新型的混凝土預(yù)澆墻柔模沿空留墻掘巷新技術(shù)。該技術(shù)研究以王莊煤業(yè)3503工作面運(yùn)輸巷為背景，以期在該礦井15號煤層開采中推廣應(yīng)用。

1技術(shù)原理及圍巖力學(xué)結(jié)構(gòu)模型1.1技術(shù)原理

工作面回采之前，在巷道下工作面?zhèn)忍崆斑M(jìn)行刷煤擴(kuò)幫，其超前距離不低于50 m，緊接著邊支護(hù)擴(kuò)幫區(qū)煤壁側(cè)和頂板邊超前預(yù)澆筑柔?；炷吝B續(xù)墻體，待工作面回采推過滯后墻體300 m距離后（此時(shí)采空區(qū)活動基本穩(wěn)定），沿墻體掘進(jìn)下工作面巷道，從而實(shí)現(xiàn)無煤柱開采。由于該墻體要經(jīng)受3次采動影響，如出現(xiàn)墻體破壞嚴(yán)重，為了減少采動后的墻體壓力，保證墻體完整性，一般還應(yīng)采用提前預(yù)裂爆破切頂卸壓，縮短工作面周期來壓步距并切斷側(cè)向懸臂梁，降低采動壓力，減輕沿空巷道變形與破壞情況，確保沿空巷道能夠滿足工作面生產(chǎn)要求。柔模沿空留墻掘巷施工工藝如圖1所示。

1.2圍巖結(jié)構(gòu)力學(xué)模型

由沿空留墻掘巷技術(shù)原理可知，柔?；炷撩荛]連續(xù)墻是緊貼下工作面煤壁澆筑的，在上工作面開采后，墻體會受到第1次采動影響，之后待采空區(qū)穩(wěn)定后，緊貼連續(xù)的柔模密閉墻掘進(jìn)下一個工作面的回風(fēng)巷，此時(shí)墻體會受到第2次采動影響，最終形成可用于工作面回采服務(wù)的完整巷道。因此圍巖結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的建立，應(yīng)以下工作面掘進(jìn)巷道穩(wěn)定后的時(shí)期為基礎(chǔ)。

假設(shè)基本頂以實(shí)體煤彈塑性交界處為旋轉(zhuǎn)軸，向采空區(qū)傾斜；直接頂、基本頂以及與更上位巖層之間的剪應(yīng)力忽略不計(jì)；矸石充滿采空區(qū)，對直接頂和基本頂巖層起到了支撐作用；基本頂上方的軟弱巖層重量均勻地施加在基本頂之上；頂板壓力均勻施加在巷旁支護(hù)體上；忽略巷內(nèi)支護(hù)的影響（柔?；炷料锱灾ёo(hù)遠(yuǎn)大于巷內(nèi)支護(hù)）[24]。在此基礎(chǔ)上可以建立力學(xué)模型，如圖2所示。其中q為覆巖作用力，kN；p0為柔模墻體阻力，kN；p1為幫部煤體的支護(hù)力，MPa；p2為垮落矸石對直接頂?shù)闹ёo(hù)力，kN/m2；p3為垮落矸石對基本頂?shù)闹ёo(hù)力，kN/m2；x0為巷幫實(shí)體煤極限平衡區(qū)寬度，m；a為掘巷寬度，m；b為巷旁支護(hù)體寬度，m。

從圖2可以看出，掘巷前墻體和煤幫受到上覆巖層的載荷，墻體和煤幫的支護(hù)阻力以及采空區(qū)矸石的支撐力和載荷形成力學(xué)平衡狀態(tài)。掘進(jìn)后形成新的巷道會對力學(xué)平衡產(chǎn)生擾動影響，據(jù)此可以建立掘巷后如下豎直方向力學(xué)平衡方程[25]

p1x0+p0b+p2l+p3l1=γ1m1L1+γ2m2L2+qL3（1）

式中l(wèi)為垮落矸石對直接頂?shù)淖饔瞄L度，m；l1為垮落矸石對基本頂?shù)淖饔瞄L度，m；γ1為基本頂?shù)娜葜?，kN/m3；γ2為直接頂?shù)娜葜?，kN/m3；m1為基本頂?shù)暮穸?，m;m2為直接頂?shù)暮穸龋琺；L1為巖塊B的長度，m；L2為直接頂?shù)膽翼旈L度，m；L3為均布載荷作用的長度，m。

因?yàn)閜1等于巷幫松動區(qū)煤體的殘余抗壓強(qiáng)度σc，考慮到應(yīng)力集中系數(shù)K，此時(shí)，巷旁支護(hù)體的支護(hù)阻力p0為

p0=K[γ1m1L1+γ2m2L2+qL3-σcx0-p2l-p3l1]/b（2）

式中x0的表達(dá)式為[26]

x0=ηm2tan φlnKγ′H+ctan φctan φ+σcη（3）

式中η為側(cè)壓系數(shù)；m為煤層厚度，m；γ′為上覆巖層平均容重，kN/m3；φ為煤層與頂?shù)装褰唤缑娴膬?nèi)摩擦角，（°）；c為煤層與頂?shù)装褰唤缑娴酿ぞ哿?，MPa；H為開采煤層的埋深，m。

根據(jù)彈性地基理論可知，采空區(qū)垮落矸石對直接頂和基本頂?shù)闹ёo(hù)阻力為

p2=γ2m22（4）

p3=γ1m12（5）

1.3柔模墻體承載力驗(yàn)算

柔?；炷恋某休d力由約束增強(qiáng)體柔性模板和核心自密實(shí)混凝土2部分組成。其混凝土墻體的承載力計(jì)算公式為

N=0.9（fc+4σr）A′c（6）

式中σr的表達(dá)式為

σr=πd2·σb4a1·a2（7）

式中N為柔模墻體的承載力，kN；φ為構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；fc為混凝土軸心強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，MPa；σr為錨栓套箍作用產(chǎn)生的有效約束力，MPa；A′c為截面面積，m2；d為錨栓直徑，mm；σb為錨栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，MPa；a1，a2，分別為錨栓的間排距，mm。

2工程概況

2.1工作面概況

王莊煤業(yè)被批準(zhǔn)開采3號和15號煤層。3503工作面屬于35采區(qū)，主采3號煤，推進(jìn)長度為1 265 m，傾向長度為307.75 m，北鄰3502采空區(qū)，東邊為小窯破壞區(qū)（物探結(jié)果為富水區(qū)），南邊為未開采的3505工作面（未掘巷），西邊為35采區(qū)膠輪巷。其中沿空留墻掘巷巷道為3503工作面運(yùn)輸巷，具體工作面布置如圖3所示。

2.2煤層特征及頂板巖性

3503綜采工作面煤層多為塊狀。煤層厚度為4.2～5.5 m，平均厚5 m，傾角為2°～4°。煤層含0～3層夾矸，厚度為0.27～0.3 m。煤層頂部有一層03 m炭質(zhì)泥巖偽頂，該頂結(jié)構(gòu)疏松，整體性較差，在028 m處有離層；偽頂之上為1.4 m的灰黑色泥巖，整體性較好且局部有小構(gòu)造裂隙；泥巖之上為46 m細(xì)粒砂巖，該砂巖為灰白色，局部相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖，致密堅(jiān)硬，整體性較好，煤層頂板情況如圖4所示。

3柔模沿空留墻掘巷方案設(shè)計(jì)

3.1巷道基本支護(hù)

依據(jù)現(xiàn)場調(diào)查可得到公式（1）～（7）的相關(guān)參數(shù)η=0.5，m=5 m，φ=32.4°，k=2，γ′=25.91 kN/m3，H=234 m，c=2.2 MPa，σc=0.53 MPa，x0=2.44 m，l=5 m，l2=24 m，γ1=2623 kN/m3，γ2=25.5 kN/m3，m1=13.3 m，m2=1.7 m，b=1.5 m，經(jīng)計(jì)算可得柔模墻體支護(hù)阻力為p0=20 638.9 kN，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)不小于fc=14.25 MPa，查閱規(guī)范可知，C30混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)值fc=14.3 MPa=14 300 kN/m2，因此確定采用C30強(qiáng)度，1.5 m寬度的柔?；炷翂w開展工業(yè)應(yīng)用研究。

3503工作面運(yùn)輸巷為沿底板布置的矩形斷面，掘進(jìn)尺寸為寬5.5 m，高5.0 m，掘進(jìn)斷面積為27.5 m2。3503工作面運(yùn)輸巷基本支護(hù)方式為錨桿+經(jīng)緯網(wǎng)+鋼筋梯子梁+錨索，基本支護(hù)橫斷面如圖5所示。

3.2超前擴(kuò)幫設(shè)計(jì)

3.2.1擴(kuò)幫位置及斷面

1）擴(kuò)幫位置：從切眼位置開始，沿3505工作面煤壁側(cè)擴(kuò)幫900 m進(jìn)行沿空留墻掘巷試驗(yàn)，根據(jù)900m沿空留墻掘巷效果確定后續(xù)留墻施工。

2）擴(kuò)幫斷面：3503工作面運(yùn)輸巷沿3505工作面煤壁側(cè)擴(kuò)幫寬度為2 200 mm，擴(kuò)幫高度為5 000 mm。

3.2.2圍巖壓力計(jì)算

采用普氏理論求解擴(kuò)幫后圍巖壓力，王莊煤礦3503工作面運(yùn)輸順槽頂板圍巖級別屬于Ⅲ2級，參考王莊煤礦巷道實(shí)際揭露的地層條件，查閱Ⅲ2級圍巖物理力學(xué)指標(biāo)，確定Ⅲ2級圍巖重度為24 kN/m3，內(nèi)摩擦角φ為45°；確定兩幫屬于Ⅴ級圍巖，內(nèi)摩擦角φ為26°。計(jì)算公式如下

p=2a·γ·h0（8）

h0=a+H·tan45-φ煤2f頂（9）

式中a為巷道跨度的一半，取3.85 m；γ為頂板圍巖的重度；f為普氏系數(shù)，取3；h0為普氏拱高度，m；H為巷道高度，取5 m；p為圍巖壓力，kN/m。通過計(jì)算可得h0=2.3 m，p=425 kN/m。

3.2.3擴(kuò)幫區(qū)支護(hù)

擴(kuò)幫區(qū)頂板和幫部支護(hù)如圖6所示，具體頂板和幫部支護(hù)如下。

1）頂板支護(hù)。使用20 mm×2 200 mm高強(qiáng)度錨桿，14 mm圓鋼鋼筋梁加網(wǎng)。間排距為750 mm×1 000 mm，排距1 000 mm，每排均勻打設(shè)3根，中部2根與頂板角度為90°，外側(cè)錨桿向外傾斜10°布置距煤幫350 mm。使用18.90 mm×6 000 mm錨索，在擴(kuò)幫區(qū)交錯式布置兩排錨索：一排錨索距離煤幫500 mm，排距2 000 mm；另一排錨索距離煤幫1 500 mm，排距2 000 mm。

2）幫部支護(hù)。使用18 mm×2 000 mm錨桿，每排均勻打設(shè)4根，間排距為1 100 mm×1 000 mm，巷道幫上面的1根距頂板500 mm，呈上斜10°進(jìn)行安設(shè)，下面的3根距巷道底板1 200 mm，呈水平方向進(jìn)行安設(shè)。

3.2.4支護(hù)強(qiáng)度驗(yàn)算

擴(kuò)巷后，每延米頂板范圍內(nèi)共計(jì)布置11根錨桿，每根錨桿的設(shè)計(jì)錨固力為80 kN，小計(jì)880 kN/m；每延米頂板范圍內(nèi)布置2.5根錨索，每根錨索設(shè)計(jì)錨固力300 kN/m，錨索支護(hù)強(qiáng)度為750 kN/m，大于圍巖壓力425 kN/m，不計(jì)錨桿支護(hù)強(qiáng)度，僅錨索支護(hù)頂板的安全系數(shù)為1.7，因此擴(kuò)巷后的支護(hù)強(qiáng)度滿足要求。

3.3柔模墻參數(shù)設(shè)計(jì)

為了方便柔模支掛，在3505工作面煤壁側(cè)預(yù)留500 mm變形空間；通過理論計(jì)算分析確定混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30；紡織結(jié)構(gòu)柔性模板為自主研發(fā)，高5 000 mm，寬1 500 mm，長3 000 mm；墻體兩側(cè)采用14 mm圓鋼焊接鋼筋梁將每排錨栓組合為整體，鋼筋梁寬80 mm，長4 400 mm；鋼筋梁限位孔間距為800 mm，與錨栓布置方式配套；錨栓18 mm×1 650 mm高強(qiáng)錨桿；并在兩端設(shè)有長度不小于100 mm絲扣；托板采用120 mm×120 mm×8 mm拱形高強(qiáng)度托盤；留墻3 d后為錨栓施加預(yù)緊力，扭矩不小于150 N·m；每排安裝6根錨栓，間排距為800 mm×750 mm。沿空留墻掘巷后支護(hù)如圖7所示。

4工業(yè)應(yīng)用

4.1柔性模板設(shè)計(jì)

柔性模板是一種高強(qiáng)度纖維材料，簡稱柔模[27-30]。使用時(shí)可根據(jù)施工要求，將柔性模板縫制成適合巷道斷面大小和施工條件的封閉結(jié)構(gòu)體，其上有預(yù)留孔，連接有自閉灌注口、橫向翼緣、拉筋、錨栓孔等。柔模內(nèi)部拉筋用于控制柔模墻體兩長邊側(cè)纖維布的間距（即厚度），橫向翼緣可將柔性模板吊掛在頂板上，除此之外，還可以根據(jù)現(xiàn)場條件需要預(yù)先設(shè)置措施孔，用于瓦斯治理、采空區(qū)排水以及氣體檢測等。

根據(jù)理論計(jì)算分析，王莊煤業(yè)沿空留墻掘巷柔?；炷翂w厚度為1.5 m，即柔模寬度設(shè)計(jì)為1.5 m。如圖8所示。

4.2柔?；炷猎O(shè)計(jì)

柔?；炷潦怯扇崮?混凝土組成的復(fù)合混凝土材料，柔模具有透水不透漿（水泥漿）的特性，自密實(shí)混凝土的大水灰比輸送后，可實(shí)現(xiàn)小水灰比硬化，混凝土強(qiáng)度增長快，泵注完成后，由于對拉錨栓的束縛，柔?；炷翂w即有0.8 MPa的初撐力，其1，2，7 d最大強(qiáng)度可以達(dá)到9，13，30 MPa。

4.2.1材料及配比

混凝土材料由水泥、砂子、石子及自研專用外加劑在地面按照一定比例混合加水?dāng)嚢瓒?。從本地取材料后進(jìn)行現(xiàn)場適配并委托有關(guān)單位進(jìn)行強(qiáng)度檢測，最終確定了柔?；炷罜30的設(shè)計(jì)配合比見表1。

4.2.2力學(xué)試驗(yàn)

1）抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)采用（100 mm×100 mm×100 mm）試件，每組3個，共60個。混凝土標(biāo)號為C30，分別設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)組和柔模組。

標(biāo)準(zhǔn)組：標(biāo)準(zhǔn)組為普通試塊，分別對其齡期1，3，7，14，28 d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測試。

柔模組：柔模組為柔模包裹的試塊，抗壓強(qiáng)度測試齡期與標(biāo)準(zhǔn)組相同。測試對比結(jié)果如圖9所示。

從圖9可以看出，柔模組混凝土試塊強(qiáng)度同齡期普遍高于標(biāo)準(zhǔn)組混凝土。其中1～7 d強(qiáng)度增長迅速，柔模組混凝土7～14 d強(qiáng)度即可完全達(dá)到設(shè)計(jì)值。這是因?yàn)槿嵝阅０宓耐杆煌笣{性能，使得混凝土中多余水分會被擠壓流出模袋，從而形成了大水灰比裝模自密實(shí)，小水灰比硬化的高密度、高強(qiáng)度混凝土，所以柔模組混凝土強(qiáng)度高于普通混凝土。

4.3礦壓監(jiān)測及應(yīng)用效果

在實(shí)施沿空留墻掘巷時(shí)，必須準(zhǔn)確掌握掘巷巷道變形規(guī)律，掘巷巷道頂板壓力規(guī)律，如有異常，及時(shí)采取措施，有效保證人員安全、掘巷正常使用。

王莊煤業(yè)沿空留墻掘巷監(jiān)測主要包括圍巖收斂變形監(jiān)測和柔模墻體壓力監(jiān)測。

4.3.1礦壓監(jiān)測

1）圍巖收斂變形監(jiān)測。王莊煤業(yè)圍巖收斂變形監(jiān)測采用十字監(jiān)測法監(jiān)測，頂?shù)装宀捎庙敯鍎討B(tài)儀進(jìn)行量測，兩幫變形采用收斂計(jì)量測。

2）柔模墻體壓力監(jiān)測。在預(yù)澆筑柔模墻體時(shí)，墻體底部與底板接觸面預(yù)先安裝KTRTJ30監(jiān)測儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測柔模墻體的壓力變化，每組測站安裝一組監(jiān)測儀器。

依據(jù)柔模沿空留墻掘巷方案設(shè)計(jì)，開展王莊煤礦3503工作面運(yùn)輸巷開展沿空留墻掘巷工業(yè)試驗(yàn)，待3505工作面掘巷時(shí)（巷道頂板及煤壁側(cè)支護(hù)方式與3503相同），同步開展巷道圍巖位移監(jiān)測及柔模墻體壓力監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果如圖10所示。

從圖10（a）可以看出，隨著3505工作面回風(fēng)巷沿墻掘進(jìn)，滯后掘進(jìn)面為0～72 m，巷道頂?shù)装遄冃纬掷m(xù)增大，但總體幅度較小；當(dāng)滯后掘進(jìn)面超過72 m時(shí)，巷道頂?shù)装逡平杆僭龃?，最終在115 m后逐漸趨于穩(wěn)定值，此時(shí)頂?shù)装遄畲笠平鼮?60 mm。從圖10（b）可以看出，隨著3505工作面回風(fēng)巷沿墻掘進(jìn)，兩幫移近量變化規(guī)律與頂?shù)装逡七M(jìn)規(guī)律相似，但是兩幫移近量總體小于頂?shù)装逡平浚瑑蓭妥畲笠平繛?25 mm，巷道兩幫移近在滯后掘進(jìn)工作面110 m后基本穩(wěn)定。從圖10（c）可以看出，沿空留墻掘巷的墻體壓力變形總體可以分為3個階段，第一階段：在滯后工作面0～35 m范圍內(nèi)墻體壓力緩慢增長，從0增至4 MPa；第二階段：在滯后工作面35～100 m范圍內(nèi)墻體壓力急劇增長，從4 MPa增至18 MPa；第三階段：滯后工作面100 m以后墻體壓力基本穩(wěn)定在18 MPa左右。

4.3.2應(yīng)用效果

3503工作面運(yùn)輸巷柔?；炷裂乜樟魤蛳锕步?jīng)歷3個階段采動影響：第一階段為3503工作面回采階段的超前和滯后動壓；第二階段為3505工作面沿墻掘進(jìn)階段的超前和滯后動壓；第三階段為3505工作面回采階段超前動壓。3503工作面運(yùn)輸巷柔模沿空留墻掘巷應(yīng)用效果如圖11所示。

圖11（a）掘巷前超前留墻效果屬于采動影響第一階段；巷道圍巖位移及柔模墻體壓力監(jiān)測屬于采動影響第二階段；圖11（b）掘巷后超前留墻效果屬于采動影響第三階段?，F(xiàn)場留墻及監(jiān)測效果總體表明，王莊煤礦3503工作面運(yùn)輸巷柔性模板沿空留墻掘巷技術(shù)應(yīng)用全階段效果良好，解決了礦井如何回收5 m大采高工作面20 m區(qū)段煤柱、提高煤炭資源回收率和巷道掘進(jìn)速度的重大技術(shù)難題，可以在該礦井15號煤層開采中推廣應(yīng)用。

5結(jié)論

1）基于技術(shù)原理建立柔模沿空留墻掘巷力學(xué)模型，并通過理論計(jì)算確定王莊煤業(yè)3503工作面運(yùn)輸巷沿空留墻掘巷墻體寬度為1.5 m，高度為5 m，混凝土強(qiáng)度為C30。

2）開展柔?；炷裂乜樟魤蛳镏ёo(hù)設(shè)計(jì)，確定3503回采工作面巷道超前擴(kuò)幫支護(hù)參數(shù)以及柔模墻體支護(hù)參數(shù)。

3）通過巷道圍巖位移監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，頂?shù)装逡平孔畲鬄?60 mm，兩幫移近量最大為125 mm，巷道留墻全階段效果良好，該技術(shù)的成功應(yīng)用，為后續(xù)類似礦井煤層開采沿空留墻掘巷技術(shù)推廣及應(yīng)用提供了技術(shù)借鑒及經(jīng)驗(yàn)參考。

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