特厚煤層底分層雙柔模墻留巷圍巖運(yùn)移及支護(hù)優(yōu)化

趙浩亮，王 嵩,2，張智強(qiáng)，曹曉凡，曹新云，曹強(qiáng)強(qiáng)

( 1. 陜西開拓建筑科技有限公司，陜西 西安 710054；2. 西安科技大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安 710054；3. 西安科技大學(xué) 建筑與土木工程學(xué)院，陜西西安 710054 )

煤炭資源在我國一直占據(jù)主體能源地位，近年來隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，煤炭資源消耗量與日俱增[1-2]。為了提高煤炭采出率，提高礦井安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，沿空留巷技術(shù)逐漸在煤礦生產(chǎn)中得到推廣和應(yīng)用[3-6]。柔模支護(hù)作為先進(jìn)的沿空留巷支護(hù)技術(shù)，因其支護(hù)強(qiáng)度高、整體性好、施工簡單等優(yōu)點(diǎn)在我國煤礦中得到了廣泛應(yīng)用[7-8]。但是，由于工況、頂?shù)装鍑鷰r性質(zhì)等不同，導(dǎo)致柔模支護(hù)圍巖活動規(guī)律和工程實(shí)際問題也不盡相同[9]。

近年來，國內(nèi)學(xué)者針對沿空留巷圍巖活動規(guī)律及支護(hù)優(yōu)化等方面進(jìn)行了大量的研究，并取得了豐富的研究成果，趙勇強(qiáng)[10]等進(jìn)行了沿空留巷圍巖穩(wěn)定等級綜合評判及返修控制技術(shù)研究，揭示了沿空留巷圍巖的穩(wěn)定性等級，進(jìn)而制定留巷圍巖二次支護(hù)技術(shù)；宋喬[11]基于FLAC軟件進(jìn)行了柔?；炷裂乜樟粝飸?yīng)力分布模擬分析，研究結(jié)果表明：開挖階段應(yīng)力分布較為規(guī)則，回采階段巷道幫部應(yīng)力最集中，充填體寬度的增加有利于巷道水平應(yīng)力分布向頂板深處轉(zhuǎn)移，其垂直應(yīng)力則向底板轉(zhuǎn)移，將導(dǎo)致底板變形加大；闞甲廣[12]等闡明了二次沿空留巷上覆巖層運(yùn)動規(guī)律，建立了頂板二次沿空留巷結(jié)構(gòu)模型，提出了二次沿空留巷圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)概念；張宇[13]等進(jìn)行了沿空留巷圍巖受力變形特征及其支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了采用非均稱支護(hù)設(shè)計(jì)理念的巷道支護(hù)優(yōu)化方案；陳冬冬[14]等采用理論計(jì)算和相似模擬與工程實(shí)踐相結(jié)合的方法，研究了基本頂結(jié)構(gòu)周期破斷與全區(qū)域反彈壓縮場的時空關(guān)系，提出了預(yù)警基本頂大面積周期來壓災(zāi)害的方法，形成了預(yù)警基本頂大面積周期來壓災(zāi)害的“1同時、2滯后、2區(qū)域、2指標(biāo)及2控制”的方法體系；賈牛駿[15]等進(jìn)行了柔模混凝土沿空留巷過陷落柱支護(hù)技術(shù)研究，研究結(jié)果表明：在陷落柱影響段柔模混凝土沿空留巷施工速度快，留巷效果好，采空區(qū)封堵嚴(yán)實(shí)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景；陳金宇[16]進(jìn)行了沿空留巷圍巖卸壓支護(hù)協(xié)同控制技術(shù)研究，保證了沿空巷道的安全使用，有效地緩解了采掘緊張的局面；謝生榮[17]等進(jìn)行了沿空留巷頂板非對稱錨固深梁承載結(jié)構(gòu)模型研究及應(yīng)用，結(jié)果表明留巷期間圍巖移近量控制在安全范圍內(nèi)，沿空留巷非對稱錨固深梁承載結(jié)構(gòu)有效地控制了強(qiáng)采動巷道頂板的非對稱變形；高登云[18]等進(jìn)行了神東礦區(qū)無煤柱開采關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究，有效提高了掘進(jìn)效率，緩解了接續(xù)緊張，保證了頂板安全；李春意[19]等確定了試驗(yàn)工作面巷旁充填體支護(hù)阻力和留巷參數(shù)，構(gòu)建了能反映沿空巷道受初次采動圍巖形變規(guī)律的回歸函數(shù)模型，對比分析了一次和二次開采擾動下圍巖的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，探究了充填體上方頂板巖層的應(yīng)力傳遞規(guī)律；張兆威[20]對哈拉溝煤礦12201綜采工作面沿空巷道復(fù)合頂板留巷礦壓顯現(xiàn)特征進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明，對巷道頂板進(jìn)行切縫，能夠有效阻斷采空區(qū)積聚應(yīng)力向巷道傳遞的進(jìn)程，減小煤體的內(nèi)部應(yīng)力集中現(xiàn)象。

以上學(xué)者的研究成果對我國煤炭行業(yè)的發(fā)展具有深刻的指導(dǎo)意義，但就目前資料來看，鮮有關(guān)于特厚煤層中、下分層沿空留巷礦壓規(guī)律及支護(hù)技術(shù)的研究。筆者在特厚煤層底分層開采首次運(yùn)用柔?；炷裂乜樟粝?，將留巷巷道作為瓦斯抽放巷以解決下區(qū)段4個分層工作面開采瓦斯抽放問題，提高煤炭資源采出率，降低巷道掘進(jìn)量，同時進(jìn)行特厚煤層底分層沿空留巷圍巖運(yùn)移規(guī)律研究，得到沿空留巷合理的支護(hù)形式與參數(shù)，為特厚煤層中、下分層沿空留巷提供參考。

1 工程概況

1.1 工程背景

汝箕溝無煙煤分公司白芨溝煤礦開采的二3煤為特厚煤層，工作面直接頂厚3.0～11.0 m，平均厚6.6 m，巖性為灰黑色薄層狀粉砂巖；偽頂厚0.1～0.4 m，平均厚0.2 m，巖性為較松軟的炭質(zhì)泥巖；基本底厚23.1 m，巖性為黑色薄層狀粉砂巖。煤層頂?shù)装迩闆r見表1。煤層總厚度13～18 m。分層厚度3.2 m，共分5層進(jìn)行開采，目前已開采至4分層，開采工作面為0102402綜采工作面。當(dāng)余下2分層開采結(jié)束后在0102402工作面西北部布置010203區(qū)段工作面。在010203區(qū)段工作面開采過程中，受采動壓力和全負(fù)壓通風(fēng)的影響，該工作面四周遺留煤柱和采空區(qū)內(nèi)的瓦斯將會大量涌入。因此，為了治理瓦斯，將0102402工作面回風(fēng)巷利用沿空留巷保留下來，作為瓦斯抽放巷抽采010203區(qū)段工作面瓦斯，減少區(qū)段煤柱損失，同時根據(jù)礦方采掘規(guī)劃，010203工作面1分層回風(fēng)巷與010202工作面4分層回風(fēng)巷所留煤柱尺寸為8 m，故在010202工作面4分層回風(fēng)巷留巷過程中，考慮小煤柱支護(hù)。由此提出特厚煤層分層開采底分層沿空留巷技術(shù)。

表1 二3煤層頂?shù)装迩闆rTable1 Roof and floor conditions of II-3 coal seam

1.2 巷道支護(hù)情況及開采現(xiàn)狀

白芨溝煤礦南翼采區(qū)內(nèi)布置+1 665 m回風(fēng)巷，自南向北分別布置2號回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷、3號回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷及回撤通路，溝通0102402工作面回風(fēng)巷與+1 665 m回風(fēng)巷。0102402綜采工作面西至0102402回風(fēng)巷，東至0102402運(yùn)輸巷，北至0102402工作面設(shè)計(jì)終采線位置，其中回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷沿走向布置。0102402工作面巷道布置如圖1所示。

圖1 工作面巷道布置Fig. 1 Working face roadway layout

0102402工作面巷道采用梯形斷面，凈寬為：頂 3 200 mm，底4 628 mm；凈高為3 200 mm；凈斷面積為12.5 m2，設(shè)計(jì)長度為1 252 m。該巷道的支護(hù)形式為梯形金屬支架對棚支護(hù)，3 424 mm(梁)×3 452 mm( 腿 )，均為11號礦用工字鋼。巷道支護(hù)斷面如圖2所示。

圖2 巷道支護(hù)斷面Fig. 2 Roadway support section view

010202工作面自1分層開始，已經(jīng)開采較長時間，通過鉆孔柱狀圖分析，在3分層開采過程中，上覆巖層運(yùn)動已基本處于穩(wěn)定沉降狀態(tài)，010202工作面開采過程中礦壓顯現(xiàn)對010203工作面的開采以及區(qū)段煤柱的留設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。

010202工作面西部為010201工作面采空區(qū)，東部為1411和1422工作面采空區(qū)，但距離較遠(yuǎn)，南部靠近那里溝上組煤河床保安煤柱，北部為白芨溝上組煤保安煤柱，均為未開采區(qū)域。工作面上部二1、二2煤基本未采，僅在局部區(qū)域上覆二1、二2合層煤層1611工作面采空區(qū)。

010202與010201工作面之間留設(shè)凈寬為30 m的區(qū)段煤柱，靠近煤柱一側(cè)布設(shè)運(yùn)輸平巷。在工作面開采過程中，普遍規(guī)律為1分層壓力顯現(xiàn)不強(qiáng)烈，2分層壓力顯現(xiàn)劇烈，隨著開采分層向下部延續(xù)，工作面及回采巷道礦壓顯現(xiàn)逐步減輕。同時010202工作面普遍存在接續(xù)聯(lián)絡(luò)巷前后約100 m范圍，運(yùn)輸平巷壓力顯現(xiàn)較為劇烈。

2 雙柔模墻支護(hù)技術(shù)

為保證留巷巷道在多次采動壓力影響下滿足瓦斯抽放巷使用要求，筆者在上述工程背景下，采用雙柔模混凝土墻進(jìn)行沿空留巷，確保留巷巷道的穩(wěn)定性。

2.1 巷旁支護(hù)

沿空留巷墻體在本次留巷后仍要經(jīng)歷多次動壓影響，同時分層開采沿空留巷尚無成熟經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，筆者以分離巖塊法為基礎(chǔ)理論依據(jù)，經(jīng)計(jì)算確定混凝土強(qiáng)度為C30，柔?；炷翂穸葹? 000 mm，實(shí)際施工后根據(jù)墻體礦壓觀測情況進(jìn)行優(yōu)化。

沿空留巷具體方案：設(shè)計(jì)留巷凈寬2 200 mm，高3 200 mm，凈斷面7.04 m2，回風(fēng)巷下幫( 工作面?zhèn)?)巷旁采用柔?；炷林ёo(hù)，柔?；炷翂w厚度1 000 mm，設(shè)計(jì)強(qiáng)度C30，澆筑于采空區(qū)側(cè)；回風(fēng)巷上幫( 煤柱側(cè) )采用柔模混凝土梯形墻體支護(hù)，柔模混凝土墻體上寬500 mm，下寬1 000 mm，設(shè)計(jì)強(qiáng)度C30，緊貼煤壁澆筑。留巷時原有巷內(nèi)支設(shè)的工字鋼頂梁保留，在靠開采側(cè)打設(shè)單體支撐工字鋼梁，同時在上幫、下幫墻體頂部另支設(shè)11號工字鋼梁( 長度4 200 mm，排距800 mm )與墻體共同承載。開采時在回風(fēng)巷下幫預(yù)澆墻處沿工作面傾向( 向機(jī)頭方向 )鋪設(shè)頂網(wǎng)進(jìn)行擋矸護(hù)頂，采用8號鉛絲編織菱形金屬網(wǎng)雙層鋪設(shè)，鋪網(wǎng)寬度5 000 mm，網(wǎng)孔規(guī)格50 mm×50 mm，如圖3所示。

圖3 沿空留巷支護(hù)斷面Fig. 3 Support section drawing of goaf retaining roadway

2.2 臨時加強(qiáng)支護(hù)

沿空留巷實(shí)施時超前工作面30 m對回風(fēng)巷進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，巷中利用單體液壓支柱進(jìn)行支護(hù)。滯后工作面利用澆筑柔模墻體的單體液壓支柱進(jìn)行支護(hù)，滯后支護(hù)距離100 m。

3 特厚煤層底分層沿空留巷圍巖活動規(guī)律

3.1 巷道階段變形特征及規(guī)律分析

目前已在白芨溝煤礦厚煤層分層開采4分層應(yīng)用柔?；炷裂乜樟粝锊⒁秧樌粝锿戤?，根據(jù)留巷巷道的礦壓觀測和留巷巷道情況分析，將留巷情況分為4個階段：第1階段，留巷起始至0102103工作面開切眼，巷道長約80 m，未進(jìn)入0102103工作面前煤柱較寬，且010202工作面本段巷道上方無采空區(qū)；第2階段，0102103工作面開切眼往巷道方向80 m，煤柱中對中尺寸9 m，且010202工作面在本段巷道上方無采空區(qū)，第1，2階段的巷道對010202工作面來說均位于實(shí)體煤下方；第3階段，自留巷160 m位置至3號回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷斷口處，巷道長度約100 m；第4階段，0102402工作面剩余部分巷道，約400 m。

留巷各個階段位置平面布置示意如圖4所示。

圖4 留巷各個階段位置平面布置示意Fig. 4 Position plan of each stage of retaining lane

( 1 ) 第1階段

1號、2號圍巖收斂變形測點(diǎn)分別位于留巷30 m和80 m，頂板壓力測點(diǎn)Ⅰ位于留巷60 m。從監(jiān)測的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場情況可以看出，留巷的前60 m巷道變形量基本穩(wěn)定，在回撤滯后工作面中排單體支柱后，頂?shù)装宄霈F(xiàn)位移變化，穩(wěn)定后位移量保持在250 mm內(nèi)，兩幫移近量較小，頂板壓力穩(wěn)定在6.0 MPa左右，即第1階段巷道總體留巷效果較好，圍巖變形和頂板壓力監(jiān)測結(jié)果及留巷后現(xiàn)場情況如圖5所示。

圖5 第1階段留巷情況Fig. 5 Roadway retention in stage 1

( 2 ) 第2階段

3號、4號圍巖收斂變形測點(diǎn)分別位于留巷130 m和160 m，頂板壓力測點(diǎn)Ⅱ位于留巷150 m。巷道圍巖變形和頂?shù)装鍓毫ΡO(jiān)測結(jié)果及留巷后現(xiàn)場情況如圖6所示。

由圖6可知，巷道變形量較第1階段大，頂?shù)装遄畲笠平考s480 mm( 4號測點(diǎn) )，主要表現(xiàn)為巷道底臌量增加，兩幫移近量變化不顯著；回采動壓穩(wěn)定后巷道頂板壓力達(dá)8.5 MPa。

圖6 第2階段留巷情況Fig. 6 Roadway retention in stage 2

( 3 ) 第3階段

5號、6號圍巖收斂變形測點(diǎn)分別位于留巷210 m和240 m，頂板壓力測點(diǎn)Ⅲ位于留巷190 m。巷道圍巖變形和頂?shù)装鍓毫ΡO(jiān)測結(jié)果及留巷后現(xiàn)場情況如圖7所示。由圖7可知，巷道變形量仍表現(xiàn)為頂?shù)装逡平枯^大，特別是留巷段240 m處頂?shù)装逡平窟_(dá)480 mm，主要表現(xiàn)為巷道底臌量較大，同時兩幫墻體最大位移量在留巷段210 m處接近300 mm；頂板壓力測點(diǎn)Ⅲ觀測到此階段的工作面回采動壓具有明顯的規(guī)律性，最大壓力不超過7.5 MPa。

圖7 第3階段留巷情況Fig. 7 Roadway retention in stage 3

( 4 ) 第4階段

7號、8號圍巖收斂變形測點(diǎn)位于留巷290 m和340 m，頂板壓力測點(diǎn)Ⅳ位于留巷280 m。巷道圍巖變形和頂?shù)装鍓毫ΡO(jiān)測結(jié)果及留巷后現(xiàn)場情況如圖8所示。由圖8可知，留巷巷道自3號回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷斷口后，留巷巷道壓力顯著減小，頂?shù)装遄冃瘟繙p小，巷道采空區(qū)側(cè)頂板維護(hù)較好，頂板鋼梁變形量較小，整體留巷效果較好。頂板壓力測點(diǎn)Ⅳ與測點(diǎn)Ⅲ的觀測結(jié)果相似，最大壓力不超過8.0 MPa。

圖8 第4階段留巷情況Fig. 8 Roadway retention in stage 4

由第1～4階段的礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，分層開采工作面上覆分層垮落至穩(wěn)定的過程是在工作面后方60～200 m完成的。第1階段巷道變形速度峰值位于工作面后方20～50 m，穩(wěn)定區(qū)位于工作面后方100～120 m；第2階段巷道變形速度峰值位于工作面后方40～60 m，穩(wěn)定區(qū)位于工作面后方180～200 m；第3階段巷道變形速度峰值位于工作面后方50～90 m，而穩(wěn)定區(qū)位于工作面后方160～180 m；第4階段巷道變形速度峰值位于工作面后方40～70 m，穩(wěn)定區(qū)位于工作面后方150～180 m。由此推斷，4個階段所展現(xiàn)出的不同礦壓顯現(xiàn)規(guī)律可能是由于不同的上覆巖層條件所致，從留巷起始位置至留巷160 m處，010202工作面位于原位煤柱下方，雖進(jìn)行3個分層的開采，但受工作面采動形成的裂隙帶巖梁鉸接結(jié)構(gòu)仍然存在，對上覆巖層載荷有一定的承載作用。由于巖梁鉸接結(jié)構(gòu)的存在，留巷巷道處于回采工作面所形成的應(yīng)力增高區(qū)，應(yīng)力峰值位于原位煤體上，留巷巷道承受的載荷大部分為上分層采空區(qū)垮落帶巖塊的疊加自重，同時隨工作面采動，伴隨鉸接巖梁向下回轉(zhuǎn)傳遞的穩(wěn)定載荷，由此造成此段留巷巷道存在壓力穩(wěn)定周期長且持續(xù)增大的現(xiàn)象，但總體壓力呈現(xiàn)一定的周期規(guī)律。

留巷160～260 m處，010202工作面處于上覆煤層采空區(qū)下方，受上覆煤層工作面及本工作面上3個分層的采動影響，所形成的巖層結(jié)構(gòu)已基本穩(wěn)定，結(jié)合厚煤層分層開采中、下分層礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，010202工作面4分層留巷巷道承受的載荷為上部工作面開采所形成的垮落帶巖層自重應(yīng)力，上覆巖層結(jié)構(gòu)基本不再因本分層工作面采動影響而發(fā)生變化，由此造成此段留巷巷道壓力增速明顯，巷道壓力及變形量總體接近第1、第2階段留巷巷道。

綜合上述分析可知，白芨溝煤礦底分層留巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律顯著，呈“增壓—峰值—穩(wěn)壓”的變化趨勢，故留巷巷道需針對各個階段壓力特點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)測監(jiān)控，保證支護(hù)強(qiáng)度，以確保留巷的效果。

3.2 變形機(jī)理及穩(wěn)定性分析

留巷后的巷道受本工作面及鄰近小煤柱巷道的采掘擾動引起圍巖應(yīng)力狀態(tài)再次發(fā)生改變，巷道頂板和煤柱煤體在次生應(yīng)力的作用下逐漸發(fā)生破壞，最終導(dǎo)致巷道受動壓變形。通過巷道的變形特征及動壓規(guī)律分析，總結(jié)得出巷道變形產(chǎn)生的3個力學(xué)階段。

( 1 ) 力學(xué)階段1：頂板壓力δz＜巷中支護(hù)強(qiáng)度Nmz?巷內(nèi)墻體支護(hù)強(qiáng)度Nwz

0102402工作面留巷初期，隨著工作面動壓影響，巷道頂板所承受的壓力逐漸增大，頂板壓力作用到巷內(nèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)上。由于留巷初期頂板壓力不大，巷道頂板只發(fā)生較小形變，巷內(nèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有效。力學(xué)階段1的受力情況如圖9所示。

圖9 力學(xué)階段1Fig. 9 Mechanical stage 1

( 2 ) 力學(xué)階段2：巷中支護(hù)強(qiáng)度Nmz＜頂板壓力δz?巷內(nèi)墻體支護(hù)強(qiáng)度Nwz

隨著巷道頂板壓力的逐漸增大，頂板壓力沿巷內(nèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)向下傳遞，此時巷中支護(hù)強(qiáng)度小于頂板壓力，發(fā)生頂梁壓彎現(xiàn)象，但此時巷中支護(hù)結(jié)構(gòu)仍存在一定的支護(hù)效果。同時，兩幫墻體承載能力大于巷道頂板壓力，墻體未發(fā)生形變及塑性破壞；壓力向下傳遞至底板煤體及煤柱，煤柱內(nèi)部產(chǎn)生塑性破壞，部分煤體支撐作用失效，底板煤體受到向下的應(yīng)力作用，同時受到煤體擠壓的水平應(yīng)力作用，在巷中支護(hù)薄弱點(diǎn)發(fā)生緩慢凸起，產(chǎn)生底板底臌的現(xiàn)象。力學(xué)階段2的受力情況如圖10所示。

圖10 力學(xué)階段2Fig. 10 Mechanical stage 2

( 3 ) 力學(xué)階段3：巷中支護(hù)強(qiáng)度Nmz＜頂板壓力δz＜巷內(nèi)墻體支護(hù)強(qiáng)度Nwz

受留巷特殊階段巷道集中應(yīng)力作用，巷道頂板的壓力異常增大，且增速較快，頂板壓力沿巷內(nèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)向下傳遞，留巷巷道產(chǎn)生較大動壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，巷中支護(hù)強(qiáng)度小于頂板壓力，巷中發(fā)生頂梁壓彎、壓折及巷中單體液壓支柱壓死的現(xiàn)象，兩幫墻體出現(xiàn)鉆底下沉、小面積片幫、剪切，部分墻體發(fā)生巷內(nèi)移近。此階段底板煤體受到較大的垂直應(yīng)力作用，同時煤柱失效破壞嚴(yán)重，煤體受擠壓產(chǎn)生的水平應(yīng)力增大，力學(xué)階段2發(fā)生的較小底臌巷道的底板再次受高水平應(yīng)力作用發(fā)生擠壓破壞，破壞巖體涌入巷道，產(chǎn)生的大面積底臌。力學(xué)階段3的受力情況如圖11所示。

圖11 力學(xué)階段3Fig. 11 Mechanical stage 3

4 巷道支護(hù)優(yōu)化及復(fù)采方案

4.1 巷道支護(hù)優(yōu)化

由于0102402工作面頂板為金屬網(wǎng)假頂，且巷道兩側(cè)澆筑柔模混凝土墻體，為減小下區(qū)段工作面采動來壓對留巷巷道、柔模墻體的破壞，防止頂板垮落對柔模墻體的沖擊，需對留巷支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化。

( 1 ) 隨著工作面開采至留巷段240 m，巷道經(jīng)過3號回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷，此處巷道交叉形成大斷面，為保證支護(hù)的可靠性，將斷口處柔模墻體優(yōu)化為3 000 mm( 長 )×2 000 mm( 寬 )×3 200 mm( 高 )的矩形柔模，柔模預(yù)留孔穿φ20 mm×2 100 mm雙頭錨栓，3號聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)打設(shè)木垛，墻體緊貼木垛澆筑。

( 2 ) 根據(jù)礦壓監(jiān)測及墻體強(qiáng)度，對滯后臨時單體液壓支柱回撤方案進(jìn)行優(yōu)化。滯后工作面距離達(dá)60 m后，墻體兩側(cè)單體液壓支柱可進(jìn)行回撤，且巷內(nèi)中排單體液壓支柱進(jìn)行交替回撤；滯后工作面距離達(dá)100 m后，巷道中排保留的單體液壓支柱即可全部回撤。

( 3 ) 打設(shè)滯后單體液壓支柱前先在底板沿巷道走向鋪設(shè)單排道木，控制單體液壓支柱鉆底，增強(qiáng)單體液壓支柱的支護(hù)強(qiáng)度，減小巷道底臌及單體液壓支柱鉆底的現(xiàn)象。

4.2 留巷圍巖控制方案

通過對白芨溝煤礦0102402工作面回風(fēng)巷沿空留巷不同階段巷道變形及動壓規(guī)律分析，得出特厚煤層分層開采沿空留巷巷道變形機(jī)理，對0102103工作面開采過程中，受開采動壓影響的留巷巷道各階段狀況進(jìn)行了預(yù)估，提出受010203工作面采動影響的支護(hù)方案，并根據(jù)留巷巷道不同變形情況分方案實(shí)施，巷道斷面支護(hù)如圖12所示。

圖12 巷道支護(hù)平面Fig. 12 Plan of roadway support

( 1 ) 方案1：留巷第1階段，巷道鄰近的010203工作面煤柱較寬，根據(jù)留巷監(jiān)測，巷道變形量較小且變形已經(jīng)趨于穩(wěn)定，故此段巷道采用巷中走向雙排工字鋼梁配合木點(diǎn)柱進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)段每隔10 m打2根單體液壓支柱用于壓力監(jiān)測，對柔模墻體、頂板及巷中鋼梁采用C15混凝土噴漿。對噴漿后的巷道布置測點(diǎn)，在0102103工作面開采期間，定時對巷道進(jìn)行監(jiān)測。

( 2 ) 方案2：自留巷第2階段( 0102103工作面開切眼附近 )至工作面開采至80 m，工作面煤柱變窄，且0102103工作面開采的支承壓力對留巷巷道產(chǎn)生動壓影響，需要加大此階段巷道支護(hù)強(qiáng)度。為防止0102103工作面開采過程中此階段巷道底臌加劇，沿巷道走向在兩幫柔模墻體底腳打設(shè)錨桿。

( 3 ) 方案3：對留巷后墻體兩幫移近量超過200 mm的巷道，在方案2支護(hù)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，針對巷內(nèi)墻體相對位移打設(shè)底板橫梁以限制墻體移近。支護(hù)參數(shù)為：基本支護(hù)與方案1相同，在兩幫墻體移近量超過200 mm的巷道，采用底板木點(diǎn)柱橫梁支護(hù)，橫梁直徑200 mm，兩頭抵實(shí)在柔模墻體底端，長度根據(jù)巷道寬度而定，木點(diǎn)柱與墻體采用木托板墊實(shí)接觸，間距800 mm。

5 結(jié) 論

( 1 ) 提出特厚煤層分層開采底分層“柔?；炷岭p墻+工字鋼棚”沿空留巷設(shè)計(jì)方案，留巷巷道經(jīng)歷了3次開采動壓影響，留巷效果滿足瓦斯抽放巷的使用要求。

( 2 ) 分層開采工作面上覆巖層垮落至穩(wěn)定的整個過程是在工作面后方60～200 m完成的。

( 3 ) 白芨溝煤礦特厚煤層分層開采巷道變形可分為4個階段。留巷巷道礦壓顯現(xiàn)基本呈“增壓—峰值—穩(wěn)壓”的動態(tài)變化規(guī)律。

( 4 ) 根據(jù)提出的巷道支護(hù)優(yōu)化方案，通過對留巷600 m巷道的監(jiān)測及變形情況分析，提出了3種復(fù)采方案，并在巷道復(fù)用階段進(jìn)行了應(yīng)用，使得復(fù)用留巷巷道圍巖變形得到了有效控制。