窄煤柱沿空掘巷采空區(qū)水倉(cāng)充填設(shè)計(jì)及圍巖控制技術(shù)研究

付中華，吳 宇，張 彥，林繼凱，郝 陽(yáng)

(1.山西省長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 深部巖土力學(xué)與地下工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221116)

近年來(lái)綜放開采技術(shù)水平不斷提高，窄煤柱沿空掘巷技術(shù)被廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)，有效地提高了煤炭資源的采出率，延長(zhǎng)了礦井使用年限，實(shí)現(xiàn)了礦井綠色開采[1-6]。目前井下工作面巷道臨時(shí)硐室常設(shè)計(jì)在煤柱內(nèi)，因此煤柱尺寸設(shè)計(jì)時(shí)需考慮采空區(qū)側(cè)硐室對(duì)巷道圍巖的影響[7-9]。煤柱尺寸20m以上時(shí)，上一階段采空區(qū)硐室對(duì)下一階段工作面巷道穩(wěn)定性影響較小。但是窄煤柱沿空掘巷過程中上一階段采空區(qū)硐室對(duì)下一階段巷道圍巖影響不能忽略，需要對(duì)采空區(qū)硐室進(jìn)行二次支護(hù)[10]。部分煤礦采用高水速凝材料注漿加固破碎煤壁，提高了破碎煤巖體的整體性和穩(wěn)定性[11-13]。注漿充填采空區(qū)硐室可以緩解煤柱頂板應(yīng)力集中以及解決采空區(qū)積水和有害氣體泄漏，但存在注漿設(shè)備多、工藝流程繁瑣、成本高昂、容易造成地層污染等問題。因此，考慮安全經(jīng)濟(jì)因素，掘砌工藝開始應(yīng)用于采空區(qū)硐室充填，并且取得了良好的效果[14-18]。本文根據(jù)山西省長(zhǎng)治經(jīng)坊煤礦五采區(qū)綜放工作面地質(zhì)條件，采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)手段論證了6m窄煤柱的合理性，設(shè)計(jì)并充填3-5092巷道煤柱采空區(qū)硐室，成功解決了窄煤柱沿空掘巷充填采空區(qū)硐室圍巖控制難題。該工藝流程簡(jiǎn)單，支護(hù)成本低，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，可以為類似技術(shù)難題提供現(xiàn)場(chǎng)借鑒經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

山西長(zhǎng)治經(jīng)坊煤礦所采煤層屬于沁水煤田3#煤層，煤層平均厚度6.38m，煤層傾角為0°～3°，煤的普氏硬度1.5。3-509工作面平均埋深230m，走向長(zhǎng)度為819m，傾向長(zhǎng)度為170m[19]。3-5092回風(fēng)巷道計(jì)劃留設(shè)窄煤柱，但相鄰的3-508采空區(qū)煤柱內(nèi)存在5m×5m×2m的水倉(cāng)。3-5092回風(fēng)巷道的巷道凈斷面為4.5m×3m。3-509工作面周圍空間位置關(guān)系如圖1所示。

在經(jīng)坊煤礦3-5082巷道頂板鉆取15m巖芯，將巖芯制作加工成標(biāo)準(zhǔn)巖石試件，開展煤巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)試。煤巖體基本力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 煤巖體基本力學(xué)參數(shù)

通過XRD多組分分析儀得到煤柱頂?shù)装鍘r石組成成分：直接頂主要為泥巖，組成成分主要以白云母、高嶺石和石英為主，直接頂高度為0.76m，較致密，遇水易破碎；基本頂多為粉砂巖，組成成分相較于直接頂泥巖，白云母含量顯著減少，黃鐵銅礦、鈉長(zhǎng)石和石英含量顯著增加，基本頂厚度為4.34m，灰白色，中層狀，有裂隙；基本頂粉砂巖上方為4.5m厚的細(xì)砂巖，由表1可知，細(xì)砂巖的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度明顯高于直接頂和基本頂巖石，因此巷道支護(hù)施工時(shí)錨索應(yīng)錨固到頂板上方穩(wěn)定的細(xì)砂巖中。

2 采空區(qū)硐室圍巖數(shù)值模擬

2.1 模擬建立與模擬方案

相關(guān)研究針對(duì)經(jīng)坊煤礦煤柱尺寸進(jìn)行了數(shù)值模擬，提出6～10m煤柱尺寸能夠滿足礦井安全生產(chǎn)要求[19]。但是研究中未考慮采空區(qū)硐室將對(duì)窄煤柱圍巖產(chǎn)生的影響。因此，本次模擬以經(jīng)坊煤礦3-508和3-509綜放工作面為工程背景，采用FLAC3D建立6m窄煤柱模型，X=410.5m，Y=80m，Z=49.5m。模型共劃分732700個(gè)單元，762426個(gè)節(jié)點(diǎn)。模型建立時(shí)忽略巖體中結(jié)構(gòu)面、裂隙等的影響，對(duì)邊界的法向位移進(jìn)行約束，如圖2所示。限制模型在X、Y方向的水平位移，以及模型底部在Z方向的垂直位移。由于開挖影響范圍有限，為簡(jiǎn)化模型尺寸提高計(jì)算速度，模型高度設(shè)置為49.5m。實(shí)際工作面埋深230m，故在建立數(shù)值模型的上部邊界施加4.5MPa的等效垂直載荷。

模型開挖次序依次為：①在模型X=200m至X=205m，Y=15m至Y=20m，Z=10m至Z=12.5m開挖3-508采空區(qū)水倉(cāng)；②在模型X=30m至X=200m，Z=10m至Z=16.5m沿Y軸方向開挖3-508工作面；③在模型X=206m至X=210.5m，Y=0m至Y=80m，Z=10m至Z=13m開挖3-5092回風(fēng)巷道；④在模型X=210.5m至X=380.5m，Y=0m至Y=80m，Z=10m至Z=16.5m開挖3-509工作面；⑤當(dāng)模型開挖后的不平衡力小于1×10-5時(shí)，認(rèn)為模型處于平衡狀態(tài)，即可進(jìn)行下一步計(jì)算直到求出最終結(jié)果。

2.2 窄煤柱圍巖穩(wěn)定性分析

3-509工作面開挖穩(wěn)定后，6m煤柱的應(yīng)力分布如圖3(a)所示，由圖可知：煤柱處于卸壓區(qū)，頂板壓力向采空區(qū)邊緣實(shí)體煤深部轉(zhuǎn)移。煤柱內(nèi)彈性能被釋放，煤柱垂直應(yīng)力不超過6.23MPa，因此煤柱內(nèi)不存在應(yīng)力集中區(qū)域。頂板的垂直壓力為5.75MPa，表明6m煤柱仍然具有承擔(dān)上方頂板載荷的能力。

沿Y軸方向在X=202m處做切片，應(yīng)力分布如圖3(b)所示。水倉(cāng)兩側(cè)幫部煤柱應(yīng)力偏高，達(dá)到7.96MPa。水倉(cāng)上方頂板壓力向兩側(cè)幫部煤體內(nèi)轉(zhuǎn)移，因此水倉(cāng)區(qū)域兩側(cè)的煤體內(nèi)承擔(dān)著較大的壓力。沿X軸方向在Y=16m處做切片后發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力分布如圖3(c)所示。由于采空區(qū)水倉(cāng)寬度5m，沿X軸方向的煤柱寬度僅剩1m。煤柱內(nèi)應(yīng)力不超過3.28MPa，煤柱承載力低，無(wú)法承擔(dān)上覆巖層頂板5.75MPa的壓力，采空區(qū)水倉(cāng)區(qū)域需要重新支護(hù)。

6m煤柱的塑性區(qū)分布如圖4(a)所示。窄煤柱內(nèi)不存在彈性核區(qū)，塑性區(qū)全部貫通。積聚在煤柱內(nèi)的彈性能通過塑性變形得以釋放。煤柱呈現(xiàn)X型共軛剪切破壞。沿Y軸方向在X=202m處做切片，其塑性區(qū)分布如圖4(b)所示。水倉(cāng)頂板以張拉破壞為主，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，影響煤柱穩(wěn)定。沿X軸方向在Y=16m處做切片，其塑性區(qū)分布如圖4(c)所示，水倉(cāng)1m區(qū)域煤柱塑性變形嚴(yán)重，破壞類型屬于混合型破壞，同時(shí)受到剪切作用和張拉作用。

綜上所述，3-509工作面留設(shè)6m煤柱內(nèi)發(fā)生塑性變形，但依然具有承載能力，能夠支撐起煤柱上覆巖層的壓力，但煤柱內(nèi)水倉(cāng)區(qū)域承載能力低，頂板不穩(wěn)定需要進(jìn)行重新支護(hù)。

3 采空區(qū)水倉(cāng)充填工藝設(shè)計(jì)

采空區(qū)水倉(cāng)充填設(shè)計(jì)主要考慮以下三個(gè)方面：采空區(qū)水倉(cāng)空間位置定位及探測(cè)；采空區(qū)水倉(cāng)內(nèi)圍巖重新支護(hù)；小煤柱水倉(cāng)段巷道頂板圍巖控制。為解決上述施工難題，采用掘砌工藝對(duì)水倉(cāng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)保障安全生產(chǎn)。

3.1 采空區(qū)水倉(cāng)定位及探測(cè)

3.1.1 采空區(qū)水倉(cāng)定位

由于采空區(qū)內(nèi)可能存在積水或瓦斯等有毒有害氣體，為保證礦井人員的生命安全，需要對(duì)煤柱側(cè)水倉(cāng)進(jìn)行超前探測(cè)，提前確定水倉(cāng)的位置。3-5092回風(fēng)巷道掘進(jìn)過程中超前探明水倉(cāng)位置施工步驟如下：

1)根據(jù)礦井采掘設(shè)計(jì)，當(dāng)巷道掘進(jìn)至距離水倉(cāng)20m時(shí)，巷道每向前掘進(jìn)5m，測(cè)量人員施工一組超前鉆孔，每組施工2個(gè)探孔，探孔位置分別在底板向上1m和2m處施工，探孔的長(zhǎng)度為5m，探孔方向與巷道掘進(jìn)方向呈11°夾角，如圖5所示。探明巷道前方瓦斯、積水和采空區(qū)水倉(cāng)位置情況后，及時(shí)封堵探孔。

2)施工探孔后，垂直于6m窄煤柱向內(nèi)施工5m的鉆孔，測(cè)量人員采用鉆孔窺視儀對(duì)煤柱圍巖進(jìn)行觀測(cè)，若煤柱塑性破壞較為嚴(yán)重，巷道需停止掘進(jìn)。當(dāng)煤柱幫部采取必要補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施后，巷道方可恢復(fù)掘進(jìn)作業(yè)。

3)超前探孔探測(cè)到水倉(cāng)位置時(shí)，抽取采空區(qū)內(nèi)空氣進(jìn)行化驗(yàn)分析，確保施工人員的安全。同時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)管理，保證巷道內(nèi)通風(fēng)量充足。

4)地測(cè)人員嚴(yán)格設(shè)置測(cè)量導(dǎo)線，保證掘進(jìn)施工過程巷道與水倉(cāng)揭露位置準(zhǔn)確。

3.1.2 水倉(cāng)圍巖完整性測(cè)試

在采空區(qū)水倉(cāng)定位過程中，在距離采空區(qū)水倉(cāng)5m和20m處進(jìn)行5m鉆孔窺視，鉆孔窺視結(jié)果如圖6、圖7所示，分析可知：

1)6m窄煤柱受到巷道掘進(jìn)的影響，圍巖出現(xiàn)不同程度的裂隙發(fā)育。煤柱0～1m內(nèi)圍巖內(nèi)存在許多細(xì)小煤孔，煤柱1～4m區(qū)域圍巖橫向裂隙增多，但未出現(xiàn)縱向裂紋，裂隙區(qū)域沒有貫通，煤柱4～5m內(nèi)圍巖發(fā)育情況較為好轉(zhuǎn)，與0～1m煤柱圍巖發(fā)育相似，存在大量細(xì)小的煤孔。鉆孔窺視結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果高度吻合，煤柱內(nèi)不存在彈性核區(qū)，彈性能得到釋放，但圍巖并未出現(xiàn)明顯的裂隙發(fā)育，維持著較高的完整性。煤柱1～4m中部區(qū)域的塑性變形大于煤柱兩側(cè)0～1m與4～5m區(qū)域，呈現(xiàn)共軛剪切破壞特征?？傮w而言，距采空區(qū)水倉(cāng)20m的窄煤柱受到水倉(cāng)影響，雖然煤柱由于掘進(jìn)擾動(dòng)影響，圍巖局部區(qū)域發(fā)育有橫向裂隙，但是煤柱完整性并未被破壞，仍然具有一定的承載能力。

2)距離水倉(cāng)5m的煤柱內(nèi)圍巖遭遇嚴(yán)重破壞。煤柱0～1m內(nèi)圍巖有橫向裂隙發(fā)育，煤柱1～4m區(qū)域橫向裂隙與縱向裂隙交錯(cuò)，將煤巖割裂成塊狀，區(qū)域內(nèi)存在較大空洞，煤柱4～5m區(qū)域圍巖依舊存在較多的橫向和縱向裂隙，但總體裂隙發(fā)育程度相比于1～4m區(qū)域得到緩和?，F(xiàn)場(chǎng)窺視結(jié)果與水倉(cāng)區(qū)域數(shù)值模擬結(jié)果相似，靠近水倉(cāng)5m處的窄煤柱圍巖遭到嚴(yán)重破壞，承載能力極低，需要采取補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施。

3.2 采空區(qū)水倉(cāng)段巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

通過現(xiàn)場(chǎng)鉆孔窺視結(jié)果可知，3-5092巷道距離采空區(qū)水倉(cāng)5m位置的窄煤柱圍巖裂隙發(fā)育，煤柱承載力低，需要采取加強(qiáng)支護(hù)措施。因此，3-5092巷道水倉(cāng)段支護(hù)采用“錨桿+金屬網(wǎng)+鋼筋梁+錨索+單體柱”聯(lián)合支護(hù)形式，巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)如圖8所示。

支護(hù)設(shè)計(jì)的原則為“頂板穩(wěn)控，煤幫加固”。煤柱側(cè)施工兩排幫部錨索，并使用槽鋼進(jìn)行連接，達(dá)到加固煤柱、提高承載力的目的；靠近煤柱幫部的巷道頂板施工一排錨索并架設(shè)液壓?jiǎn)误w支柱，分擔(dān)窄煤柱側(cè)的頂板壓力；巷道頂板中部施工三排錨索，加強(qiáng)頂板支護(hù)，控制巷道圍巖頂板變形。水倉(cāng)段巷道支護(hù)參數(shù)如下：

1)錨桿：巷道頂板選用?22mm-M24-2400mm高強(qiáng)左旋螺紋錨桿，間排距850mm×800mm，巷道幫部選用?22mm-M24-2000mm錨桿，間排距850mm×800mm，錨桿托板選用150mm×150mm×10mm拱形高強(qiáng)度托盤配合球形墊和減阻尼龍墊圈。

2)錨索：頂部錨索采用?18.9mm×8300mm高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，巷道頂板中間布置三排錨索，間排距1000mm×1600mm，窄煤柱側(cè)巷道頂板250mm處布置兩排?18.9mm×4000mm的補(bǔ)強(qiáng)錨索，間排距1200mm×1600mm，兩排錨索采用槽鋼進(jìn)行連接，槽鋼規(guī)格為1800mm×300mm；頂部錨索托板選用250mm×250mm×20mm鋼板，幫部錨索托板選用150mm×150mm×20mm鋼板，鎖具規(guī)格M-19。

3)錨固方式：錨桿采用樹脂加長(zhǎng)錨固，K2335、Z2360各一支，鉆孔直徑為30mm，錨固長(zhǎng)度為1050～1400mm，預(yù)緊力矩350N·m，錨固力160kN，錨索采用樹脂端頭錨固，K2335一支、Z2360兩支，鉆孔直徑為28mm，錨固長(zhǎng)度為1720～2290mm，預(yù)緊力150kN，錨固力250kN。

4)金屬網(wǎng)規(guī)格：金屬網(wǎng)使用10#鐵絲制作的菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)格為50mm×50mm。金屬網(wǎng)之間長(zhǎng)邊搭接100mm，短邊搭接200mm，聯(lián)網(wǎng)時(shí)用16#鉛絲雙邊雙聯(lián)、雙絲雙扣、隔孔相連，必須連接牢固，保證聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量。

5)鋼筋梁：采用?14mm的鋼筋焊接而成。規(guī)格：頂鋼筋梁80mm×4400mm，幫鋼筋梁80mm×2200mm，墻體表面加固鋼筋梯子梁80mm×6000mm，間距400mm。

6)單體柱：π型鋼梁選擇DFB-4600/300型梁，單體柱選用DW35-350/110X型柱，一梁三柱，柱距為1.5m，支護(hù)長(zhǎng)度不小于40m，初撐力不小于140kN。

3.3 采空區(qū)水倉(cāng)內(nèi)充填及支護(hù)設(shè)計(jì)

通過數(shù)值模擬結(jié)果判斷，采空區(qū)水倉(cāng)內(nèi)頂板圍巖穩(wěn)定性差，承載能力低，需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，因此在揭露水倉(cāng)后需要對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行充填支護(hù)，如圖9所示，水倉(cāng)充填支護(hù)設(shè)計(jì)采用主動(dòng)支護(hù)與被動(dòng)支護(hù)相結(jié)合的方式，即錨索加固頂板，破碎矸石充填水倉(cāng)，墻體密閉采空區(qū)。

建立巷旁充填的力學(xué)模型，如圖10所示。為了防止關(guān)鍵塊B發(fā)生滑落或擠壓變形失穩(wěn)，巷旁充填體的支護(hù)阻力FS需要滿足：

FS=max(fs1，fs2)=KSPr

(1)

式中，fs1為關(guān)鍵塊B不發(fā)生滑落失穩(wěn)的巷旁支護(hù)阻力，kN；fs2為關(guān)鍵塊B不發(fā)生擠壓變形失穩(wěn)的巷旁支護(hù)阻力，kN；KS為安全系數(shù)；Pr為巷旁充填體強(qiáng)度，MPa。

研究表明破碎矸石巷旁充填體強(qiáng)度一般為2～6MPa，本文巷旁充填體強(qiáng)度Pr取值為2.5MPa，安全系數(shù)KS取值為1.2[20]。將3-509工作面相關(guān)力學(xué)參數(shù)代入fs1和fs2表達(dá)式[21]，計(jì)算得出最小巷旁破碎矸石充填體寬度為2.8m。水倉(cāng)充填設(shè)計(jì)支護(hù)方案中，矸石充填體寬度5m遠(yuǎn)超理論值，并在采空區(qū)水倉(cāng)頂板補(bǔ)強(qiáng)施工錨索，提高頂板的整體性，因此水倉(cāng)硐室的充填支護(hù)方案能夠保證窄煤柱巷道穩(wěn)定。

水倉(cāng)內(nèi)充填支護(hù)需按照以下施工步驟進(jìn)行：①水倉(cāng)揭露過程中，控制掘進(jìn)機(jī)割煤深度，執(zhí)行敲幫問頂制度，初次揭露水倉(cāng)的施工面積不得超過1.0m2；②揭露水倉(cāng)后，探明頂板垮落情況重新施工四排?18.9mm×8300mm高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力錨索，間排距為1000mm×1500mm；③使用雙層編制袋裝滿破碎矸石充填揭露的采空區(qū)水倉(cāng)區(qū)域，矸石袋需要依次碼放，一層矸石袋砸平后，涂抹上水泥漿液填補(bǔ)空隙，再繼續(xù)碼放下一層矸石袋，直至矸石袋完全接頂；④砌墻將采空區(qū)水倉(cāng)揭露部分重新密閉，墻體采用梯形設(shè)計(jì)，上底1m，下底2m，高3m，梯形墻可以增大墻體承載力并預(yù)防墻體受到頂板壓力發(fā)生側(cè)翻；⑤擴(kuò)大水倉(cāng)揭露面積，按照步驟②至步驟④的施工方式繼續(xù)充填采空區(qū)水倉(cāng)，直至水倉(cāng)充填完畢；⑥墻體表面進(jìn)行錨、網(wǎng)、梁支護(hù)，防止墻體受頂板壓力出現(xiàn)磚塊擠出、變形情況，鋼筋梁間距400mm，墻體區(qū)域進(jìn)行噴漿處理，噴漿厚度不小于100mm，噴漿長(zhǎng)度30m，如圖11所示。

4 掘砌工藝技術(shù)工程應(yīng)用

根據(jù)理論分析并結(jié)合經(jīng)濟(jì)可行性研究方案，長(zhǎng)治經(jīng)坊煤礦最終確定了3-509工作面6m窄煤柱留設(shè)方案，并在3-5092巷道進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，論證窄煤柱沿空掘巷過水倉(cāng)掘砌工藝技術(shù)應(yīng)用推廣的可行性。

4.1 掘砌充填工藝現(xiàn)場(chǎng)施工

根據(jù)掘砌充填過采空區(qū)水倉(cāng)設(shè)計(jì)方案，井下施工效果如圖12所示。過采空區(qū)水倉(cāng)掘砌充填工藝遵循了“主動(dòng)支護(hù)+被動(dòng)支護(hù)”并用，“永久支護(hù)+臨時(shí)支護(hù)”相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)兼顧了巷道支護(hù)的強(qiáng)度和支護(hù)成本。

揭露水倉(cāng)前使用單體柱臨時(shí)支護(hù)水倉(cāng)側(cè)煤柱。水倉(cāng)揭露后采用主動(dòng)支護(hù)方式重新支護(hù)水倉(cāng)，在煤柱幫部采用4m補(bǔ)強(qiáng)錨索進(jìn)行支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。水倉(cāng)充填采用被動(dòng)支護(hù)方式，矸石袋依次堆滿水倉(cāng)，矸石袋間涂抹水泥漿液增加矸石袋整體支護(hù)作用，同時(shí)達(dá)到密閉采空區(qū)氣體的作用。水倉(cāng)外側(cè)砌墻體，墻體的支承強(qiáng)度大于煤柱的強(qiáng)度，使用“金屬網(wǎng)+鋼筋梁+水泥漿”加固墻體表面防止磚墻擠出。

4.2 水倉(cāng)充填區(qū)域礦壓監(jiān)測(cè)

選取3-5092巷道水倉(cāng)區(qū)域30m范圍，每隔10m布置1個(gè)圍巖變形測(cè)站，采用“十”字測(cè)點(diǎn)法測(cè)量巷道圍巖變形量。另外選取水倉(cāng)附近20根錨桿，采用錨桿無(wú)損檢測(cè)儀測(cè)量錨桿的工作載荷。測(cè)量周期從水倉(cāng)充填開始直至巷道掘進(jìn)迎頭距離水倉(cāng)150m結(jié)束。

1)整個(gè)觀測(cè)周期內(nèi)三個(gè)圍巖觀測(cè)站的變形量均未超過10mm?？紤]到人工測(cè)量誤差，變形量可以忽略不計(jì)。因此，水倉(cāng)掘砌充填后巷道圍巖穩(wěn)定，掘砌充填工藝技術(shù)在經(jīng)坊煤礦取得了良好應(yīng)用效果。

2)錨桿工作載荷的監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖13(a)所示。相關(guān)研究表明當(dāng)巷道掘進(jìn)迎頭與錨桿支護(hù)距離小于90m時(shí)，錨桿處于巷道掘進(jìn)期，反之稱為巷道穩(wěn)定期[22，23]。在巷道掘進(jìn)期內(nèi)，錨桿工作載荷從最初34.3kN逐漸增加到75.9kN。該曲線說明巷道新施工的錨桿與圍巖相互作用，軸力逐漸增加，當(dāng)掘進(jìn)擾動(dòng)停止后，軸力區(qū)域穩(wěn)定。錨桿監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)不同時(shí)期軸力統(tǒng)計(jì)如圖13(b)所示，巷道掘進(jìn)期時(shí)，錨桿的工作載荷大多集中在20～40kN。但是在巷道穩(wěn)定期，錨桿軸力主要集中于20～60kN，所占比例達(dá)到75%。由于錨桿最大工作載荷可以達(dá)到160kN，表明大部分錨桿能夠充分發(fā)揮支護(hù)能力并且錨桿支護(hù)還存在較大的富裕系數(shù)。3-5092巷道掘進(jìn)完成后，隨即對(duì)巷道進(jìn)行封閉處理。六個(gè)月后巷道重新被打開，水倉(cāng)段巷道幫部未發(fā)生明顯變形，巷道頂板完整性較好。因此，礦壓監(jiān)測(cè)結(jié)果證明了經(jīng)坊煤礦窄煤柱支護(hù)方案的可行性。

5 結(jié) 論

1)經(jīng)坊煤礦3-509工作面留設(shè)6m窄煤柱，煤柱內(nèi)不存在彈性區(qū)，頂板壓力向工作面兩側(cè)的實(shí)體煤轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)了煤炭資源的合理利用，并且保證了沿空巷道的正常使用。

2)6m煤柱內(nèi)存在采空區(qū)硐室水倉(cāng)區(qū)域需要重新進(jìn)行充填和井下補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，掘砌充填工藝可以滿足安全生產(chǎn)需要，節(jié)省巷道支護(hù)成本，在經(jīng)坊煤礦取得了良好的效果。

3)掘砌充填工藝采用“錨桿+金屬網(wǎng)+鋼筋梁+錨索+破碎矸石+磚墻+單體柱”聯(lián)合支護(hù)方式，是一種“主動(dòng)支護(hù)+被動(dòng)支護(hù)”“永久支護(hù)+臨時(shí)支護(hù)”相結(jié)合的支護(hù)技術(shù)。

4)經(jīng)坊煤礦巷道掘進(jìn)期內(nèi)錨桿軸力有上升趨勢(shì)，巷道穩(wěn)定期內(nèi)錨桿支護(hù)具有較大的富裕系數(shù)，大部分錨桿可以發(fā)揮支護(hù)作用，但仍然存在10%的不合格錨桿，無(wú)法發(fā)揮支護(hù)作用，所以應(yīng)加強(qiáng)錨桿軸力監(jiān)測(cè)，建立錨桿工作載荷評(píng)價(jià)體系，定期抽查錨桿支護(hù)質(zhì)量。