沿空留巷的矿压显现

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【摘 要】本文主要阐述了采动时的受力状况、沿空留巷的顶板下沉、沿空留巷巷旁支护的类型和适用条件、整体浇注巷旁充填技术等问题。

【关键词】采煤；沿空留巷；矿压显现

在采煤生产中，在采动时经常受到地质因素的影响，存在受力状况，沿空留巷的顶板下沉，因此，应采取有效的支护方式。

1、采动时的受力状况

沿空留巷是在上区段工作面采后，通过加强支护或采用其他方法，把上区段工作面运输平巷保留下来，供下区段工作面回采时作为回风平巷（图1）。沿空巷道在采空区的边缘，保留巷道期间经历上区段工作面的采动影响，巷道顶板的下沉、破坏就可能受采空区上覆岩层沉降的制约。上区段工作面采后，沿空巷道经历老顶岩层从马上断裂前的极限状态至出现断裂失稳，再到回转下沉压实采空区的过程。这一过程，因老顶的剧烈活动，引起沿空巷道巷道煤帮和巷道支护体出现剧烈变形受力状况与用煤柱维护的巷道有明显差别。沿空留巷的围岩应力除与煤帮的支承压力和直接顶的载荷相关外，一般取决于规则移动带岩层中块体取得平衡前，造成附加载荷。

上区段工作面的采动影响稳定后，随着采空区岩层的沉降和煤帮支承压力的衰减，沿空留巷煤帮的承载能力与支承压力较快地趋于平衡状态，围岩变形显著下降并稳定。本区段工作面回采时，移动带岩层原有的平衡状态会受强烈影响在超前支承压力作用下，移动带岩层会有回转下沉。移动带岩层结构的此种运动和不稳定状态导致沿空巷道围岩应力的重新分布和集中，巷道围岩表现为强烈变形。

2、沿空留巷的顶板下沉

采煤工作面推导致的上覆岩层运动，是从下到上的，上部有明显的滞后，沿空留巷的顶板可能在较长时间内受老顶上覆岩层运动的影响。

（1）采面前20m处煤层上覆岩层开拓运动，而下坑速翻为岩层起始沉降期。

（2）煤层采后，垮落带岩层冒落，规则移动带岩层及上覆岩层急剧沉降，在工作面后方10m-20m处，下沉速度很大。

（3）工作面后方约60m，规则移动带及上覆岩层沉降速度不断衰减，在工作面后100m处，岩层运动基本稳定。此时岩层的下沉量占全部下沉量的15%左右。

（4）若直接顶板冒落可以填满采空区，使老顶处在平衡状态，采动期间沿空留巷的顶板下沉量与煤层采厚成正比，通常采高10%-20%，为“给定变形”。沿空巷道的顶板一般明显向采空区方向倾斜。

3、沿空留巷巷旁支护形式

巷旁支护是巷道断面范围之外，与采空区交界处架设的特殊类型的支架或人工构筑物。其作用是：控制直接顶的离层和及时切断直接顶板，使垮落矸石在采空区内充填支撑老顶，减少上覆岩层的弯曲下沉。减少巷内支护承受的载荷，保持巷道围岩稳定。为生产安全．及时封闭采空区，避免漏风和煤炭自然发火，防范采空区内有害气体逸出。支架一定具备合理的架型、较高的工作阻力、较大的增阻速度、足够的可缩量，及工作阻力、增阻速度和可缩量合理匹配。

（1）巷旁支护的类型和适用条件

以前，巷旁支护：木垛支护、密集支柱支护、矸石带支护、混凝土砌块支护等方式。主要缺点是，增阻速度慢、支承能力低、密封性能差、木材消耗多和机械化程度不高。整体浇注巷旁充填技术在煤层顶、底板之间浇注充填材料，形成密实的整体。将沿空留巷要封闭采空区和有效支护结合起来，充分体现出技术优越性。沿空留巷的围岩应力和变形主要受规则移动带岩层平衡前运动形式的制约。工作面的顶板分级、分类全面反映了规则移动带岩层的强度性质和结构特征。通过现场实测提出不同的顶板围岩条件下要选择的巷旁支护方式。对于Ⅰ级Ⅰ类至Ⅲ级Ⅲ类顶板围岩条件，适合选用切顶型巷旁支护方式，通常采用整体浇注护巷带或混凝土砌块构筑的护巷带（或密集金属支柱），护巷带高不可超过3m，护巷带的宽高比不可小于0.5。对于Ⅳ级Ⅳ类顶板围岩条件，适合选择变形适应型巷旁支护方式，应采用木垛支护、砰石带支护等方式，适合应用于厚度不大于1.5m的薄煤层。巷道锚杆（索）联合支护技术的发展，现在开展综放沿空留巷高水材料巷旁充填、锚杆（索）巷内支护技术研究和实践探索。

（2）整体浇注巷旁充填技术

整体浇注巷旁充填技术是近年来应用的先进的巷旁充填技术。增阻速度快、支承能力大、密封性能好和机械化程度高，有效解决了沿空留巷技术的关键问题。按充填材料含水量的多少，把巷旁充填材料分为高水和中、低水材料。水体积比大于70%的浆体即高水材料，它的流动性好，能长距离水力输送。水体积比小于70%的浆体即中、低水材料，这种材料的流动性差，能用风力输送或短距离水力输送。