沿空留巷文献总结

沿空留巷锚杆支护及其工程实践不同的巷旁支护方案对顶板的前期活动有显著影响。

在最下位岩层出现破断裂缝之前，架设足够初撑力和刚度的巷旁支护(边界支护)能保证顶板的破断线在支护的外侧，支护前期变形较小，此时，支护的切顶效果好。

如果沿煤帮已经出现裂隙后，再架设同样的巷旁支护，则顶板的破断线将发生在实体煤帮处，支护前期变形大，甚至被损坏，支护的切项效果差。

支护的前期作用主要是切顶，提高支护切顶作用效果的合理方案是及早支护，提高支护初撑力、支护增阻速度以及前期支护刚度，要保证巷旁支护阻力大于顶板断裂在支护外侧所需的最小支护参数(巷旁支护前期作用的临界值)。

为保持巷道顶板的完整性，增加直接顶的自稳能力，要求巷旁支护体与巷内支架共同作用。

在顶板后期活动中，顶板平移或反转下沉引起的煤帮挤出和底鼓量加剧。

在实验中发现，巷道支护(包括巷旁支护)顶不住由于顶板的后期活动而引起的平移下沉。

在后期活动中，改变巷旁支护阻力的大小，对顶板的平移下沉几乎没有影响，也就是说，平移下沉具有“定变形”‘特点，此时，巷旁支护载荷完全取决于支护有效刚度的大小，有效刚度越大，载荷也越大。

由此，沿空留巷支护的后期作用是保证下位岩层不垮落，防止煤帮挤出或片帮造成巷道状况恶化，加固煤帮以提高煤帮承载能力、减少后期下沉量，加固底板、减少底朦量。

同时，要求巷道支架有足够的可缩性以适应顶板整体下沉引起的“定变形”。

总之，支护前期、后期作用与顶板的前期和后期活动是对应的。

前期作用主要考虑切顶，要求尽早支护，保证支护具有较高的初撑力、增阻速度及较大的支护刚度，前期应坚持以顶为主、“顶让兼顾”的支护原则，沿空留巷顶板岩层控制设计支护最大载荷以前期为主;后期要求支护具有较大的可缩性，坚持以让为主，“让顶兼顾”的支护原则，设计最大变形以后期为主。

前期力学模型有以下两种形式。

(1)四边支承的矩形叠加板模型。

顶板初次垮落循环过程中的主动垮落属于这种模型。

如图6所示。

图6 四边支撑的矩形叠加板模型(2) 三边支承，一边自由的矩形叠加板模型。

顶板周期垮落循环过程中的主动和被动垮落都属于这种模型。

如图7所示。

图7 三边支撑、一边自由的矩形叠加板模型沿空留巷支护阻力计算(l)主动垮落情况下支护切顶阻力计算11111111a a 1h +h h (+)22P L L γγγ== 综上所述，要控制沿空留巷顶板下沉，应该充分发挥支护的前期作用。

也就是说，在顶板的前期活动过程中，要实现以“顶”为主，采取及时支护，提高支护初撑力、增阻速度和额定工作阻力等措施，以达到充分利用顶板的自承力，减小顶板旋转下沉的目的。

在顶板活动后期，支护要以“让”为主，也就是说，支护达到极限承载能力之后，本身要有足够的竖向和横向可缩量，以保证在顶板下坑和煤帮挤出过程中，支护本身不被破坏，从而达到保护巷道断面形状，延长支护寿命的目的。

设计沿空留巷支护的变形参数要与冒落带之上岩层的下沉相适应，因此，合理的支护有两重含义，一是保护巷道，二是保护支架。

从一定意义上讲支护的“顶”主要是保护巷道围岩，支护的“让”主要是保护巷道支架本身。

巷旁充填体可缩性对沿空留巷顶板运动的适应性分析由于充填体和巷内支架的共同作用,使直接顶始终与老顶接触,老顶旋转岩块的旋转带动直接顶和巷内顶板的旋转,使巷内顶板的旋转角与老顶旋转角一致,通常认为,巷道顶板以煤体弹塑性交界处为旋转轴向采空区侧旋转倾斜,旋转轴在垂直方向上由岩层跨落角向上延伸.事实上,由于煤体的刚度远大于巷道支架和充填体的刚度,所以,可近似认为,老顶离层岩块正下方的直接顶与老顶一同旋转,即直接顶的旋转在老顶断裂线的直线上.充填体合理的压缩量Δh 为Δh = (X0+ c+ d)×SB/L,式中,X0为煤体内极限平衡区宽度;c 为留巷巷道宽度;d 为充填体宽度.锚杆巷道沿空留巷研究王国臣 王金文沿空留巷巷道围岩变形量为1z 2z =/[m 1)]=/[m )]A A C C L M K C L K K μμ---（（ 式中 M ——采高，m ；m z ——直接顶厚度，m ；L ——梁跨度，m ；C ——巷道中线与岩梁端部断裂线之间的水平距离，m ；K A 、K C ——岩石碎胀系数及参与碎胀系数，K A =1.3—1.5 K C =1.00—1.05则老顶运动引起的变形量12z +=/[m 1)]/C C L M K CM L μμ--≈（实践证明，留巷这部分变形量占巷道总变形量的60％。

沿空留巷顶板岩层控制设计李化敏巷内支架和巷旁充填体不能改变老顶“大结构”的形态。

巷内支架只需保持直接顶的完整和与老顶的紧贴,不能改变顶板岩层过渡期活动时顶板下沉量的大小支护阻力的大小对后期活动顶板的平行下沉没有影响。

充填体的作用力主要是平衡巷道上方直接顶及其悬臂部分岩层的重量。

为保持巷道顶板的完整性,增加直接顶的自稳能力,要求充填体与巷内支架共同作用,保持直接顶与老顶的紧贴。

充填体应具有足够的可缩量以适应老顶的回转,通过适当的下缩让压,充分发挥围岩(老顶岩梁及冒落矸石)的承载能力,这也是支架围岩共同作用的体现;同时,充填体还应具有足够的支护阻力参与顶板运动及平衡,以缩短过渡期顶板剧烈活动的时间,减少留巷顶板过大下沉量。

沿空留巷支护阻力可由下式计算2l B 000X -1B c 0y 00Pa= [M +N (X +c+d) +(X +c+d)(q+q )/2 -T (h-S ) -M -(X0-x)dx](X +c+d/2)σ∆⎰B S =Sc(X0+c+d/2)(X0+c+d+e) - 1;在顶板的后期活动期,留巷空顶区处在稳定平衡的大结构的保护之下,所需的支护阻力较小,充填体的临界支护阻力主要是平衡冒落带高度ha 对应的岩层重量。

其临界支护阻力P l 可表示为2-1l a P =h (X0+c+d)(X0+c+d/2)γ中厚煤层沿空留巷巷道围岩稳定性分析及应用研究文志杰基本顶周期来压步距的确定1L =式中h —基本顶厚度，m ； R t —基本顶的抗拉强度， MPa ；q —基本顶单位面积承受的载荷， MPa 。

(2) L 2的确定弧形三角块B 沿侧向断裂跨度L 2是指随基本顶断裂后在采空侧向形成的悬跨度。

如图2.1(a )所示，根据板的屈服线分析法，认为L 2与工作面长度S 和基本顶的周期来压步距L 1相关，则L 2的长度可用式(2.2)计算[31]：11221017L L L S =⎤⎥⎦根据计算分析[31]，当S/L 1>6时，弧形三角块的侧向跨度L 2与周期来压步距L 1基本相等。

对长壁工作面，基本顶周期来压步距L 1一般为10~20m 左右，工作面长度S 一般为120~250m 左右，即S/L 1约为6~12。

可以认为，长壁开采基本顶的侧向断裂跨度与基本顶的周期来压步距近似相等，即：L 2=L 1。

因此，基本顶的周期来压步距L 1在一定程度上决定了基本顶的侧向断裂跨度L 2。

长壁工作面沿空留巷上覆基本顶断裂后弧形三角块B 的悬跨度L 2=10~20m 。

采场围岩应力与运动蒋金全对于较坚硬的直接顶，初次垮落前尚能悬漏一定的跨度，在自重作用下弯曲沉降，与上部发生离层，达到极限跨度时从中部或端部发生断裂，在下部允许运动空间超过其极限沉降值时发生跨落，初次跨落后则随采随跨落，或周期性冒落。

在平面上，初次冒落形状呈“O ”型，周期冒落形状呈半“O ”型，如图2-6所示。

采场端头直接顶可能形成“弧三角形悬板”结构，直接顶为多分层或多岩层时，若岩层排列为下软上硬时，则将依次分层冒落。

图2-6直接顶冒落特征破碎顶板运动规律及控制应用孙健直接顶厚度计算有一下公式：z z zm =r f P ' （1） 式中：p '——实测来压前夕支柱承载值t/m 2；r z ——直接顶岩层容重，2.7t/m 3；沿空留巷综合支护技术研究华心祝巷旁支护阻力计算公式：i-1i-1200j j 0j j i=1j=01j=0*200i=1a+x =h +x +h tg /2(+x +h tg /2()m m m i i Nii k m Pm Ai S F F a M M x P x a b γαασ=+++---+-∑∑∑∑∑（）（a ））沿空留巷两帮移近量大于顶底板移近量，两帮移近量以实体煤侧巷帮占主要比重，采空区侧帮部位移量很小;顶底移近量主要为底膨量，顶板下沉量较小，顶板下沉量是采空区侧大于实体煤侧。

传统的巷旁支护只能提供被动的支护阻力，而巷旁支护的初始阻力对顶板支护有着十分重要的作用。

沿空留巷巷旁锚索加强支护及参数优化华心祝1 锚索锚固长度的计算14s a cd f L k f ≥ 式中：k ——安全系数 ，一般取k=2;d 1——锚索钢绞线直径，取15. 24 mm;f s ——钢绞线抗拉强度，取1 860 MPa;f c ——锚索与锚固剂的设计载结强度，用树脂作锚固剂，取10 MPa 。

2锚索长度的计算L=L a+L b+L c+L d式中：L——锚索总长度，m;L a——锚索深入到较稳定岩层的锚固长度，根据上面的计算取1. 5 m;L b——需要悬吊的不稳定的岩层厚度，一般包括顶煤、伪顶、直接顶厚度，根据工作面煤层综合柱状图知，L b= 3. 6m；Lc——安装托盘及锚具的厚度，取0. 1 m；L d——需要外露的涨拉长度，取0. 5 m 。

3锚索间排距的计算一般来说，锚索的排距与长度比值不小于2，工作面前方10m，后方20m为巷道围岩变形剧烈区。

沿空留巷围岩变形破坏影响因素分析及其稳定性控制李迎富，华心祝直接顶强度不同，沿空留巷垂直应力与垂直位移不同，直接顶强度越大，沿空留巷的顶板垂直位移和垂直应力越大，所需的巷旁切顶力也较大。

目前，坚硬难垮落的直接顶，应用沿空留巷的较少，除非采用水力压裂或深孔强制放顶等措施，但会增加沿空留巷的费用。

在下沉过程中，基本顶的重量通过直接顶逐渐转移到巷帮煤体和巷旁支护上，基本顶岩块在巷帮煤体、垮落研石和巷旁支护共同作用下形成“大结构”，而直接顶在巷内支护作用下形成的悬臂梁构成了沿空留巷的“小结构”。

沿空留巷围岩变形主要受“大结构”稳定性的影响，而“小结构”本身的稳定是沿空留巷稳定的根本，巷旁支护承担直接顶及悬臂部分岩层的重量，保持直接顶与基本顶紧贴和巷道顶板的完整性，增加巷道顶板的自承能力，可避免巷道产生严重变形。

矩形或梯形巷道掘进中，不需要挑顶，保持了巷道顶板下位岩层的完整性，而保持沿空留巷的顶板岩层的完整性是沿空留巷是否成功的关键因素之一。

被动支护有:工字钢梯形刚性金属支架、工字钢梯形可缩性金属支架、U型钢可缩性金属支架。

主动支护有:锚杆支护,锚网索支护。

在顶板活动前期，需要充分发挥残留边界围岩的自称能力，深部矿井Y 型通风沿空留巷围岩控制技术张登龙，华心祝小结构一端的支承体为实体煤帮，另一端为巷旁充填体，因此实体煤帮、充填体的承载和抗变形能力将直接影响小结构的稳定性及承受大结构作用的能力。