沿空留巷巷旁充填支護技術研究

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重問題，本文以某礦3602工作面為工程背景，采取了巷內支護，對充填體上方頂板、非煤壁幫、充填體進行加強支護等措施。觀測結果表明，支護方案合理，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。

【關鍵詞】 沿空留巷;支護設計;圍巖控制;現(xiàn)場觀測

【中圖分類號】 TD353 【文獻標識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2019）04-0009-02 開放科學（資源服務）標識碼（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護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。隨著技術水平的提高，沿空留巷技術被提出并得到了迅速的發(fā)展。但受開采條件、地質條件影響，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，與巷道支護有關，包括巷內支護和巷旁支護。本文以某礦3602工作面為工程背景，在巷道圍巖原有的支護基礎上對支護設計進行了改進強化，通過圍巖變形監(jiān)測表明，沿空巷道能夠正常使用。研究結果為該技術的進一步應用積累了經驗。

1巷道支護結構特征

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

巷道支護結構的穩(wěn)定與多種因素有關。當頂板巖層較為完整時，會對支護起到積極作用，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;當煤壁一側受到變形破壞較嚴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。工作面設計走向全長850m，傾向長度210m，巷道掘進斷面為梯形斷面，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，因此對頂板進行加強支護。

2.2巷道支護方案

2.2.1巷道初始支護

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

2.2.2充填體上方頂板加強支護

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

2.2.3非采煤幫加強支護

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

2.2.4充填體加強支護

巷道采用的充填帶長3.6m，寬1.2m，高2.8m，在其周圍三面鋪設鋼筋網，直徑為6.0mm，網孔應小于100×100mm，相鄰鋼筋網進行搭接時，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，產生嚴重變形，其中頂板最為嚴重，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，巷道圍巖產生收斂變形;在工作面后方120m范圍內，圍巖變形程度較大，其中頂板變形最大時接近800mm，變形較為嚴重。

由圖5（b）可知，受二次采動影響，圍巖產生變形，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，圍巖變形程度嚴重，變形量都比較大，頂板最大下沉量達到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，均會產生收斂變形，但通過加強支護，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結論

（1）沿空留巷巷道的穩(wěn)定性很大程度上與巷道支護結構的承載能力有關，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重，高幫變形次之，底鼓和低幫產生變形破壞程度最小;

（3）在巷道圍巖原有的支護基礎上對充填體上方頂板、非煤壁幫、充填體進行加強支護后，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，巷道能夠實現(xiàn)在回采期間的正常使用。

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