沿空巷道围岩控制技术研究与应用

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摘 要：通过对稳定煤柱留设尺寸的计算，确定巷道的合理位置，在此基础上提出了沿空巷道的的支护方案，按照方案实施后，矿压观测结果显示，取得了较好的效果。

关键词：沿空巷道 支护 技术应用

中图分类号：TD322 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（b）-0110-01

煤炭资源作为重要的一次能源的破坏开采条件后难以复采，这就要求我们尽量提高其采出率，沿空留（掘）巷作为科学的技术手段提高的煤炭的采出率[1]。巷道布置在应力降低区内在一定程度上降低了支护难度，但是仍存在一些问题，需要我们针对实际情况做好围岩控制工作。

1 地质条件概况

110工作面距离采取地表680 m，巷道垂直应力计算值为15.79 MPa。工作面直接顶为灰色细砂岩，平均厚度17.99 m，老顶为2.05 m厚的灰色粉砂岩。底板为0.93 m厚的灰色粉砂岩，老底为24.14 m的粉细砂岩互层。区段护巷煤柱宽6 m。

2 巷道支护参数的确定

通过理论计算和数值模拟确定煤柱塑性区的宽度和应力分布规律[2]。针对这种应力不匀称分布特点和该巷道的使用年限和使用特定，采用不对称设计，工作面一侧帮采用玻璃钢锚杆支护[3]。根据巷道使用要求，确定巷道断面为矩形，规格4×2.5 m。

3 支护方案及施工技术

3.1 技术方案

根据110工作面巷道围岩地质条件，锚索长度取6.2 m；锚索间排距取1.8 m，采用锚网索支护。支护材料型号为：顶板使用L=2.4 m、φ=20 mm螺纹钢锚杆加长锚固和锚索采用SK2550三块加长锚固，工字钢托盘支护，紧贴顶板并敷设10#菱形金属网及W钢带。两帮采用L=1.6 m、φ=20 mm玻璃钢锚杆和双抗网，树脂药卷2管锚固进行支护。顶帮用钢带及金属网、双抗网：W钢带规格为4×0.15 m。金属网采用10#热镀锌低碳钢丝加工制成，双抗网规格为：5×2.5 m。

3.2 施工要求

前排锚杆距迎头不超过0.9 m，顶板挂网紧跟迎头，两帮挂网可滞后迎头5 m，并且两帮底部不得超过0.8 m，顶板锚杆必须打在钢带预留孔内。顶、帮网必须贴紧岩面，并有一定预拉力。锚索支护按照规定间排距必须紧跟迎头，锚索预应力不小于150 kN。遇有围岩稳定性较差时，锚杆间排距适当缩小，并且帮部护网更换为金属网。

4 巷道支护效果

设立观测站对留巷和支护效果进行观测，以下所得数据为各个测点掘进期间巷道位移和受力的观测结果。

4.1 巷道表面位移监测

随巷道掘进头的前移，巷道开始变形，主要变形量都产生在巷道掘进前期，约一周范围内，变形量的值和速率都较大。顶板变形主要集中在掘进初期，90%的变量发生在这个阶段。两帮变形大于顶板，变形趋稳周期长，约15天左右。

4.2 围岩深部位移监测

工作面掘进期间，对巷道顶部煤体深部位移进行了监测，以研究分析巷道顶部围岩变形状态。由围岩深布位移曲线可以看出，顶部煤体浅部（锚杆锚固范围内）煤层离层值约总位移量的30%～40%，中部（锚杆锚固端至锚索自由段端部）离层值约占总位移量的40%～50%，而锚索锚固段以上离层位移值约占总位移量的10%～20%。从离层的分布范围看主要的离层总量不大，主要发生在顶板浅部和中部，浅部为锚杆作用区，中部为锚索作用区，结合存在少量锚杆、锚索断裂的情况，可以看出：锚杆、锚索改善了围岩结构，起到了应有的支护效果。上端发生离层进一步证明了支护方案的有效性，同时也说明锚索在改条件下主要起悬吊作用。

4.3 锚杆（索）轴力监测

使用锚杆（索）测力计对锚杆（索）受力进行检测，根据现场监测结果，锚杆受力与表面位移监测的变化趋势基本一致，都在掘进前期。煤柱宽度较小时，巷道顶板锚索、锚杆受力值大。从现场支护效果看，有部分锚索、锚杆破断失效现象，失效锚杆主要出现在煤柱侧帮及肩角区域，失效锚杆约占锚杆总数的10%～20%。从破坏形式来看，锚索为拉破坏，锚索受拉后钢绞线单根破断，后剩余钢绞线逐步受拉破断；顶锚杆破坏主要形式为锚杆杆体受剪破坏；玻璃钢锚杆普遍存在拉断或者螺纹滑脱破坏，说明锚杆受力大于螺纹钢锚杆的强度；煤柱侧帮向内发生了明显位移，尤其是顶板的接触面，位移量达到50 mm，该区域内锚杆以拉剪破坏为主。

5 结论

（1）根据现场条件，采用不对称支护，有利于工作面回采和采煤机维护又兼顾支护效果和安全管理。

（2）现场观测表明，在6 m煤柱情况下，支护方案可行，取得了较好的支护效果。

参考文献

[1] 奚家米，毛久海，杨更社，等.回采巷道合理煤柱宽度确定方法研究与应用[J].采矿与安全工程学报，2008（4）：400-403.

[2] 郝长胜，程志明，赵海兵，等.燕山煤矿区段护巷煤柱的理论分析和数值分析[J].煤矿开采.2011（6）：33-36.

[3] 陈新，李文峰，赵登荣，等.窄煤柱护巷及锚杆支护技术实践[J].能源技术与管理 ，2010（3）：75-77.

[4] 李保顺，龙军，李幸宇.沿空留巷巷旁支护体稳定性及围岩控制技术[J].煤矿开采，2012（4）：66-69.