沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究
32-沿空掘巷小煤柱合理留设研究-2016年第4期
沿空掘巷小煤柱合理留设研究胡光伟(中煤一建公司山不拉煤矿,内蒙古鄂尔多斯010499)[摘㊀要]㊀山不拉煤矿3202工作面材料巷采用沿空掘进方式,为得到最优小煤柱尺寸,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,综合分析确定小煤柱最优合理尺寸为5m ㊂工业性试验及现场矿压观测表明,小煤柱留设5m 宽度满足需求,保证了巷道安全掘进和回采的同时最大限度提高煤炭资源的采出率㊂此次研究实践成果为山不拉煤矿综放沿空掘巷小煤柱尺寸的合理留设提供了依据,并为类似条件下沿空掘巷小煤柱合理尺寸的留设宽度提供了借鉴㊂[关键词]㊀沿空掘巷;小煤柱;理论计算;数值模拟[中图分类号]TD822．3㊀[文献标识码]B㊀[文章编号]1006-6225(2016)04-0078-03Small Coal Pillar Layout of Gob-side Entry Driving[收稿日期]2015-12-28[DOI]10．13532/j．cnki．cn11-3677/td．2016．04．020[作者简介]胡光伟(1978-),男,江苏铜山人,高级工程师,中煤第一建设有限公司山不拉煤矿总工程师㊂[引用格式]胡光伟．沿空掘巷小煤柱合理留设研究[J ]．煤矿开采,2016,21(4):78-80,64．㊀㊀近年来,随着矿井产量和开采强度的加大,对煤炭采出率和回采巷道的支护要求也越来越高,传统的留设较宽区段煤柱护巷的方式已不能满足生产需求,沿空掘巷留设小煤柱护巷,有提高煤炭资源的采出率和巷道易维护的优点,此项技术近年在我国各大矿区逐渐推广应用,取得良好效果[1]㊂沿空掘巷小煤柱尺寸的留设是沿空掘巷围岩控制的关键,若留设尺寸过大,煤柱及巷道将长期处于侧向支承压力升高区,不利于煤柱及巷道的稳定;若留设尺寸过小则煤柱煤体破碎,不能有效地密闭采空区㊂因此,小煤柱的留设应遵循以下原则:巷道位于应力降低区;有利于巷道的稳定;有利于锚杆支护;在满足以上原则的条件下尽量减少煤柱宽度[2]㊂针对山不拉煤矿接续工作面情况,采用模拟计算与理论计算相结合的方法,研究确定沿空掘巷留设小煤柱尺寸㊂1㊀工程背景山不拉煤矿3202综采工作面位于井田西北部,工作面大部位于2-2煤房采区下部㊂工作面标高-329．1~-380．8m㊂南为3203采空区,北至3-2煤回收面,东与井筒保护煤柱相邻㊂所采煤层为3号煤,煤质较硬,f =2~3,内生裂隙发育,阶梯状断口㊂煤层厚度最大1．80m,最小1．65m,平均1．70m㊂煤层倾角1~3ʎ,煤层直接顶为15m 砂质泥岩,基本顶为24m 细砂岩,直接底为24m 砂质泥岩㊂中部含煤段地质柱状图如图1所示,各岩层物理力学参数见表1,工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤㊂图1㊀地质柱状表1㊀岩层物理力学参数岩层容重/(kN㊃m -3)体积模量/GPa 剪切模量/GPa 内摩擦角/(ʎ)黏聚力/MPa 细砂岩26．06．54．5323．6砂质泥岩26．67．85．7354．23-2煤14．32．81．5241．3砂质泥岩26．17．75．6344．02㊀煤柱宽度理论计算通过公式对小煤柱宽度进行理论计算,以初步87第21卷第4期(总第131期)2016年8月煤㊀矿㊀开㊀采COAL MINING TECHNOLOGYVol．21No．4(Series No．131)August㊀2016确定小煤柱最小宽度值㊂采用极限平衡理论公式计算,合理煤柱的最小宽度为[3]:B =b 1+b 2+b 3(1)b 1=mA3tan φ0ln kγH +C 0tan φ0C 0tan φ0+P XA(2)式中,B 为合理的煤柱最小宽度,m;b 1为上区段工作面开采影响下,沿空掘巷小煤柱中破碎区宽度,根据现场实测情况,取2．2m;b 2为巷道小煤柱帮锚杆有效长度,根据实际锚杆和药卷使用情况,取1．2m;b 3为考虑煤层厚度而增加的煤柱稳定性系数,b 3=0．2(b 1+b 2);m 为上下区段平巷高度,m;A 为侧压系数,A =μ/(1-μ);μ为泊松比,μ=0．33;φ0为煤体的内摩擦角,(ʎ);C 0为煤体的黏聚力,MPa;k 为应力集中系数,k =3．0;γ为岩层平均容重,kN /m 3;H 为巷道埋藏深度,m;P X 为对煤帮的支护阻力,kN㊂通过理论计算得到小煤柱宽度,可以用于检验校核其他分析计算结果㊂考虑到3202工作面材料道实际地质条件,通过式(1)计算,得知合理小煤柱最小宽度理论值B 为4．7m㊂3㊀数值模拟分析采用FLAC 3D 数值模拟软件对煤柱宽度合理留设进行数值计算,根据实际条件设定数值模型的边界条件为:模型侧面限制其水平位移,底部固定,模型上表面设定为应力边界,施加的荷载为10．0MPa,模拟上覆岩体的自重应力;水平方向的侧压系数为1．2,荷载大小为12．0MPa,模型设定为Mohr -Coulomb 模型[4-5]㊂数值模拟主要研究在不同宽度情况下,煤柱内的竖向应力场和水平位移场的分布情况㊂煤柱的宽度分别取3m,4m,5m,6m,8m,10m㊂3．1㊀垂直应力分布不同煤柱宽度条件下巷道围岩垂直应力场分布情况见图2㊂取煤柱中间位置的中部层位研究煤柱内应力场图2㊀小煤柱围岩垂直应力场分布情况㊂从结果中可以看出,竖向应力呈现先减小后增大的趋势,煤柱在4~6m 宽度范围内的竖向应力值最小㊂大于6m 以后应力值随煤柱宽度的增加急剧增加,这是因为大于6m 以后煤柱处于侧向支承应力集中区的原因㊂3．2㊀水平位移数值模拟结果不同煤柱宽度条件下巷道围岩水平位移场分布情况见图3㊂同分析垂直应力场分布情况一样,仍取煤柱高度一半的中部层位研究煤柱内水平位移场分布特征,由模拟结果可以看出:煤柱宽度从3m 到10m 的变化过程中,水平位移呈现先减小后增大的变化趋势,当小煤柱宽度为3m 时,煤柱中部位移急剧变化,没有零位移区域,煤柱稳定性极差;当小煤柱宽度为4~6m 时,煤柱中部位移比较稳定,有一定的零位移区域;当煤柱大于8m 后,虽然中部稳定部分较大,但围岩向巷道内的位移量大于4~6m 煤柱时的位移量㊂97胡光伟:沿空掘巷小煤柱合理留设研究2016年第4期图3㊀小煤柱围岩水平位移场3．3㊀模拟结果分析由上述垂直应力场和水平位移场的分布情况,可以看出煤柱宽度在4~6m 范围内时,煤柱内的最大垂直应力和水平位移均较小,煤柱整体稳定性较好,而且煤柱中发生塑性破坏的区域也较小,这样既有利于煤柱本身的稳定性,又有利于巷道围岩的锚杆索支护㊂所以综合考虑安全和经济两方面因素,煤柱宽度取5m 为宜㊂4㊀矿压观测分析为验证3202工作面材料巷5m 煤柱的合理性,在煤巷中设立矿压观测站,监测巷道断面变形和锚杆受力情况,从工作面回采开始观测,直至工作面推进距测站10m 位置停止观测,结果见图4㊂图4㊀矿压观测结果随着工作面回采不断推进,距离测站约50m 超前支撑压力开始显现,巷道逐渐产生较大变形,两帮变形表现尤为明显,两帮变形又以煤柱侧内移变形突出,两帮最大移进量1260mm,说明两帮变形主要来自煤柱一侧的变形㊂随巷道围岩变形应力调整,锚杆受力增大,顶板锚杆受力比两帮大,受超前压力影响,锚杆受力上升显著,顶锚杆测力计读数最大达14MPa;两帮锚杆测力计读数相对稳定说明对应锚杆受力上升较小甚至出现回落,反映出两帮锚杆支护部分失效㊂从整个矿压监测结果来看,3202工作面材料巷采用5m 煤柱巷道断面变形及锚杆受力均符合预期,未出现异常失稳破坏情况,即在当前支护条件下采用5m 煤柱宽度能够满足巷道安全生产的要求㊂5㊀结㊀论(1)根据山不拉矿3202工作面开采条件和围岩物理力学参数,理论计算确定小煤柱宽度为4．7m㊂(2)数值计算分析了不同煤柱宽度情况下巷道围岩的垂直应力和水平位移情况,确定煤柱宽度4~6m 最优,结合理论计算结果综合确定煤柱宽度为5m㊂(3)根据现场工业性实践及矿压观测结果,确定3202材料巷沿空掘巷留设5m 煤柱能够满足巷道安全生产的要求㊂[参考文献][1]侯朝炯,郭励生,勾攀峰,等．煤巷锚杆支护[M]．徐州:中国矿业大学出版社,1999．(下转64页)8εi =σ-σs ηB t i +σE B +σE K 1-exp(-E K t i ηK )éëùû(15)Q (E K ,ηK ,ηB )=Σni =1εi -εi ()2若使Q 式取得最小值,需满足:∂Q ∂E K =0;∂Q ∂ηK =0;∂Q∂ηB=0根据给定的n 对试验数据(ε,t ),假定一组流变参数(E K ,ηK ,ηB )的初始近似值(E K 0,ηK 0,ηB 0),(2)和(3)式对各个参数求偏导得(ΔE K ,ΔηK ,ΔηB ),从而求得新的一组(E K 1,ηK 1,ηB 1),然后进行新一轮的迭代,反复计算,直到满足精度㊂将所求的流变参数及损伤变量代入(11),(12)式,求出合理的支护时间㊂3㊀应用实例芦岭煤矿某巷道埋深Z =200m,巷道半径R 0=2．0m,围岩容重γd =25kN /m 3,围岩为强风化粉砂岩,围岩应力P =γd Z =5．0MPa ㊂根据设计方案,初次开挖后为 锚网喷 支护,几个月后发现围岩有明显的破坏和变形,且具有明显的流变特性㊂通过现场观测,围岩稳定蠕变速率μᶄr (t )=0．019mm /h,通过最小二乘法及实验数据得到围岩的流变参数,E B =15GPa,E K =26GPa,ηk =230GPa /h,ηB =720GPa /h㊂因为围岩已经表现出时间损伤所以代入式(13)求得ω¥=0．4,将所得的参数代入(11),(12)式求得t =354．6h,约15d,即二次支护合理时间为初次支护后15d 左右进行㊂实践表明,巷道未发生明显变形破坏,支护时间合理㊂4㊀总㊀结(1)软岩巷道围岩具有明显的流变时效特性,主要表现为蠕变时效特性,蠕变破坏主要是围岩内部新裂隙的产生和连续扩展的结果㊂围岩具有一定的长期强度,当应力水平低于其长期强度时,围岩表现为蠕变效应;当应力水平高于其长期强度时,围岩破坏,表现出明显的变形破坏损伤㊂(2)二次合理支护时间对应于平缓波动蠕变与加速蠕变的交界点,为了确保围岩的稳定性,围岩强度应不低于其长期强度㊂(3)本文采用圆形巷道及西原模型,推导出围岩变形速率方程,通过蠕变试验方法及位移反分析法求得蠕变参数,从而确定软岩巷道二次支护的合理时间,对于地下支护理论设计具有一定的指导意义㊂[参考文献][1]方新秋,何㊀杰,何加省．深部高应力软岩动压巷道加固技术研究[J]．岩土力学,2009,30(6):1693-1698．[2]王祥秋,杨林德,高文华．软岩围岩蠕变损伤机理及合理支护时间的反演分析[J]．岩石力学与工程学报,2004,23(5):793-796．[3]何满潮,景海河,孙晓明,等．软岩工程力学[M]．北京:科学出版社,2002．[4]范秋雁,阳克青,王渭明．泥质软岩蠕变机制研究[J]．岩石力学与工程学报,2010,29(8):1555-1561．[5]彭苏萍,王希良,刘咸卫,等．三软煤层巷道围岩流变特性试验研究[J]．煤炭学报,2001,26(2):149-152．[6]刘㊀高,聂德新,韩文峰．高应力软岩巷道围岩变形破坏研究[J]．岩石力学与工程学报,2000,19(6):26-30．[7]华心祝,吕凡任,谢广祥．锚注软岩巷道流变研究[J]．岩石力学与工程学报,2003,22(2):297-303．[8]付㊀强,李晓云．软岩巷道支护理论研究与发展[J]．矿业安全与环保,2007,34(2):70-72．[9]孙㊀钧．岩土材料流变及其工程应用[M]．北京:中国建筑工业出版社,1999．[10]余寿文,冯西桥．损伤力学[M]．北京:清华大学出版社,1997．[11]卢红标,钱七虎,许宏发．土层灌浆锚杆的蠕变损伤特性研究[J]．岩土工程学报,2002,24(1):61-63．[12]杨林德,冯紫良,朱合华,等．岩土工程问题的反演理论与工程实践[M]．北京:科学出版社,1999．[责任编辑:姜鹏飞]ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ(上接80页)[2]于㊀洋,柏建彪,陈㊀科,等．综采工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度设计及其应用[J]．煤炭工程,2010(7):6-9．[3]李学华,姚强岭,丁效雷．窄煤柱沿空掘巷围岩稳定原理与技术[J]．煤矿支护,2008(2):1-9．[4]张㊀辉．近距离煤层采区下回采巷道位置优化与控制[J]．河南理工大学学报,2012,29(2):157-161．[5]张俊云,柴㊀敬．沿空留巷研究中若干问题分析[J]．矿山压力与顶板管理,2000(1):38-39．[6]王㊀军．山不拉3202综采工作面合理煤柱留设研究[J]．煤炭科技,2013(3):14-15,18．[7]苏海龙．窄煤柱护巷合理宽度探讨[J]．矿山机械,2012,40(8):19-24．[8]陈淼明,王㊀永,陈㊀志,等．复合顶板窄煤柱沿空掘巷技术探讨[J]．山西煤炭,2011,31(6):22-24．[9]刘㊀海,冯㊀涛,余伟健,等．沿空巷道小煤柱留设及其支护技术研究[J].采矿技术,2014,14(6):13-17．[10]陈昌云,郑西贵,于宪阳,等．厚层砂岩顶板小煤柱沿空掘巷围岩变形规律研究[J]．煤矿开采,2011,16(1):7-10,63．[责任编辑:李㊀青]46。
锚杆支护技术在沿空孤岛留窄小煤柱中的应用与分析
锚杆支护技术在沿空孤岛留窄小煤柱中的应用与分析摘要淮北矿业集团童亭矿位于淮北平原中部,矿井于1989年11月30日正式投产,设计能力90Mt/a。
自2005年至今已施工锚杆支护巷道近万米,通过摸索、实践、总结,目前初步形成一套适应各类条件的巷道施工经验,但S1073、S10711、8212工作面均属于锚杆支护沿空留巷施工。
对于技术管理人员来说是一个新的挑战,经过大家的共同努力,制定出“锚带网”配合锚索联合支护的施工方法,取得比较令人满意的效果。
关键词沿空留巷;支护设计;锚杆支护1工程概况S1073工作面位于S107采区浅部,根据已施工的S1077风巷和S1071机巷及周边钻孔资料分析,该面内煤层结构简单。
煤厚平均在3.6米左右,黑色条痕,褐黑色,块状,半亮型煤,玻璃光泽。
该面煤层倾角为5°～16°,平均9°左右。
S10711工作面位于S107采区东部,本面煤层呈单斜构造,煤层倾角变化在5～14°之间,煤层走向与机、风巷近垂直。
该面可能存在较多的小断层,对正常掘进施工将造成一定的影响。
8212工作面位于82下采区,。
根据回采完毕的8210与8412工作面及周围钻孔资料分析,该面呈单斜结构,煤层厚度变化较大,最小0.2米,局部因原始沉积作用无煤:最大2.7米,平均在1.6米左右,煤层结构复杂,普遍含一层夹矸,局部含多层夹矸。
煤质为黑色,块状,半亮型。
该面煤层倾角为10°～18°,平均14°左右。
2沿空留巷支护设计2.1围岩支护载荷计算留巷巷道顶板载荷有直接定跨落带悬岩重量与老顶裂隙岩梁的附加载荷组成。
根据数值模拟分析,工程类比和理论计算,顶板载荷为直接顶载荷与老顶载荷之和,直接顶载荷为其本身的重量老顶的载荷以直接顶载荷的倍数估算,则顶板载荷可按如下公式Q=(4~8)M*r估算确定。
取M=3.8m,r=2500KN/m3,则Q=(0.38~0.76)MPa沿空留巷顶板悬梁载荷强度为最大0.76Mpa。
沿空掘巷区段煤柱尺寸留设研究
沿空掘巷区段煤柱尺寸留设研究摘要：针对某矿1726工作面回采期间巷道变形量大，矿压显现剧烈等问题，采用理论分析与FALC3D对不同煤柱尺寸应力场分布规律进行了研究，得出了1726面与1728工作面区段煤柱的合理尺寸，为矿井煤层开采沿空掘巷窄小煤柱合理留设提供了理论和数据支持。
关键词：沿空掘巷区段煤柱合理尺寸煤柱留设一直是煤矿中传统的护巷方法，为使下区段平巷避开固定支承压力峰值区，在上区段运输平巷和下区段回风平巷之间留设一定宽度的煤柱，是传统的留煤柱护巷方法.大量实践表明，煤柱尺寸的大小关系到回采巷道受动压破坏的程度。
合理的煤柱尺寸不仅减小巷道的变形，而且可以减小巷道维护工程量，同时还可以节约煤炭资源。
国内外学者对煤柱合理尺寸确定的方法进行了很多研究，主要集中在：1）通过运用经验公式结合矿山压力特点，对煤柱合理的尺寸留设煤柱尺寸的方进行研究；2）运用现场实测煤柱支承压力分布规律确定区段煤柱合理宽度；3）根据煤岩体的极限平衡理论，推导出护巷煤柱保持稳定状态时的宽度计算公式4）用有限元计算软件对煤柱护巷的围岩变形进行计算分析，确定煤柱合理尺寸；5）从采用极限平衡理论和弹塑性力学手段估算推导煤柱塑性区宽度的公式。
本文以某矿1726工作面与1728工作面沿空掘巷区段煤柱为研究对象采用数值模拟与理论分析得出区段合理煤柱尺寸。
1工作面概况某矿1728工作面上方地表位于井田北部，工业广场东南侧约600m 。
该工作面为36采区第3个回采工作面，上部为正在回采的1726工作面，下部为17210工作面（正在准备）该工作面采用走向长壁后退式开采方法，一次采全高综采开采工艺。
该工作面回风顺槽与上区段1726工作面间的区段煤柱宽度为5m。
两巷在工作面回采过程中，变形量非常大，给回采和巷道维护工作带来很大困难。
2沿空掘巷煤柱理论分析地下工程的开挖，煤柱周边就会出现不同程度的塑性破坏。
对于区段平巷的护巷煤柱，采空区侧和回采巷道在煤柱两侧分别形成一个宽度为R0与R的塑性变形区，当煤柱两侧形成的塑性区宽度R0与R之和大于煤柱宽度B时，也就是煤柱两侧形成的塑性区相贯通时，煤柱将失稳并发生破坏。
《付家焉煤业留小煤柱动压巷道切顶卸压-锚注加固协同控制技术研究》范文
《付家焉煤业留小煤柱动压巷道切顶卸压-锚注加固协同控制技术研究》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采，煤矿安全生产问题日益突出。
付家焉煤业作为国内重要的煤炭生产基地之一，其采煤工艺和巷道支护技术的研究显得尤为重要。
留小煤柱动压巷道作为煤矿开采过程中的重要组成部分，其切顶卸压和锚注加固协同控制技术的研究对于保障煤矿安全生产和提高煤炭资源开采效率具有重要意义。
本文旨在探讨付家焉煤业留小煤柱动压巷道的切顶卸压及锚注加固协同控制技术，以期为煤矿安全生产提供理论支持和技术指导。
二、付家焉煤业留小煤柱动压巷道特点付家焉煤业留小煤柱动压巷道具有以下特点：一是巷道支护难度大，煤柱尺寸小，动压影响显著；二是地质条件复杂，存在多种地质构造和采空区；三是煤炭资源丰富，开采强度大，对巷道稳定性要求高。
因此，针对付家焉煤业留小煤柱动压巷道的特殊性质，研究切顶卸压和锚注加固协同控制技术显得尤为重要。
三、切顶卸压技术研究切顶卸压技术是针对留小煤柱动压巷道的一种有效支护方法。
该技术通过切除巷道顶部一定范围的围岩，使围岩应力得到释放，从而减小巷道支护压力。
付家焉煤业在切顶卸压技术方面进行了大量研究和实践，包括切顶深度、切顶角度、切顶位置等方面的优化。
通过合理设置切顶参数，可以有效地减小巷道支护压力，提高巷道稳定性。
四、锚注加固技术研究锚注加固技术是另一种重要的巷道支护方法。
该技术通过在巷道围岩中设置锚杆、注浆等方式，提高围岩的强度和稳定性。
付家焉煤业在锚注加固技术方面也进行了深入研究，包括锚杆类型、注浆材料、加固位置等方面的优化。
通过合理设置锚注参数，可以有效地提高巷道围岩的强度和稳定性，保障煤矿安全生产。
五、协同控制技术研究切顶卸压和锚注加固两种技术可以相互协同，提高巷道支护效果。
协同控制技术研究的重点在于如何将两种技术有机地结合起来，形成一种更加有效的支护方式。
付家焉煤业在协同控制技术研究方面进行了大量实践和探索，通过调整切顶和锚注的参数，使两种技术相互协调、相互补充，达到最佳的支护效果。
留小煤柱沿空掘巷锚梁网索支护技术研究
留小煤柱沿空掘巷锚梁网索支护技术研究[摘要]留小煤柱沿空掘巷一直是矿井安全生产的难点，采用传统支护方式如梯形棚式支护、普通锚杆支护在后期回采过程中难以有效控制围岩变形。
本文以某矿13318E 工作面轨道顺槽的典型围岩条件为工程背景，运用FLAC2D5.0软件建立数值分析模型，模拟不同煤柱宽度下巷道变形情况，确定合理煤柱宽度，并根据巷道维护特点进行支护参数设计，矿压观测表明：采用以高强锚杆为基础、辅以高预紧力锚索的锚网梁索支护技术，巷道围岩变形得到有效控制，取得了良好的效果。
[关键词]小煤柱沿空掘巷数值模拟锚梁网索中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0398-02随着开采深度与强度的不断增加，特别是沿空掘巷时由于受到相邻采空区侧向残余支承压力及工作面采动超前支承压力的双重影响，回采期间巷道围岩变形严重，采用传统支护方式如梯形棚式支护、普通锚杆支护都难以有效控制围岩变形。
本文以某矿13318E工作面轨道顺槽的典型围岩条件为工程背景，运用FLAC2D5.0软件建立数值分析模型，模拟不同煤柱宽度下巷道变形情况，确定合理煤柱宽度，并根据巷道维护特点，确定合理的支护形式，进而指导施工和支护设计。
1 工程概况1.1 巷道基本地质条件某矿13318E工作面位于-610m水平，E2采区，主采8煤。
地面标高+20.8～+27.6m，工作面标高-511～-610m。
工作面西起东二B组采区上山；东至F22断层；北至13218E 运输顺槽；南至-610m煤层底板等高线。
与本工作面相邻的13218E工作面已回采完毕。
8煤为结构简单的中厚煤层，煤层西低东高，且局部煤层起伏较大，煤层倾向189°～210°，倾角10°～15°，煤厚1.5～3.6m，平均煤厚2.75m。
煤层老顶砂岩直接覆盖在煤层之上，局部地段煤层之上有泥岩伪顶（或相变为夹矸），直接底为泥岩。
浅埋煤层沿空掘巷小煤柱留设宽度及支护技术研究
浅埋煤层沿空掘巷小煤柱留设宽度及支护技术研究
宋宇鹏;王涛
【期刊名称】《山东煤炭科技》
【年(卷),期】2024(42)1
【摘要】为研究浅埋煤层区段留设小煤柱宽度和沿空巷道支护技术,以微子镇矿15103工作面小煤柱沿空掘巷为研究对象,通过理论计算和数值模拟分析确定了小煤柱合理宽度为7 m,提出了掘进期间采用锚杆+锚索联合支护、回采期间采用超前支架加强支护的支护方案。
该方案对15103工作面沿空巷道变形有较好的控制作用,取得了显著的效益。
【总页数】6页(P37-40)
【作者】宋宇鹏;王涛
【作者单位】山西煤炭运销集团长治有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD822
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回釆巷道留窄小煤柱煤锚支护技术的实践与研究
回釆巷道留窄小煤柱煤锚支护技术的实践与研究【摘要】当前我国煤矿开采技术发展迅速，回采产量呈现持续上升态势。
然而，随着开采强度及开采规模的逐年壮大，煤炭资源在不断减少。
基于此，提升煤炭回收率，回收煤柱，尽量延长矿井服务寿命等成为当务之急。
本文现选取唐洞矿井回采巷道工程实例，探讨煤矿回采巷道留窄小煤柱煤锚支护技术，主要从沿空留巷变形规律、布置周边眼的技术参数、支护技术、支护效果观测以及相关体会等方面来予以研究，以供借鉴和参考。
【关键词】煤矿；留窄小煤柱；回釆巷道；锚支护技术对于多数矿井而言，为保证风巷具有良好稳定性与安全性，会在上区段与本区段这两个工作面中间留设大煤柱，多为20m至25m。
这样不仅极大程度地浪费了煤炭资源，使得矿井老化速度加快，而且也无法从根本上保证煤矿生产的安全性，对矿井资源采出率也有不利影响。
探索回采巷道支护方式，提升支护强度，确保回采巷道的的安全性和稳定性，减少资源浪费，提高资源回收率是矿井面临的一大课题。
回采巷道留窄小煤柱煤锚支护可以在一定程度上解决以上问题。
1 沿空巷道变形规律沿空巷道即留窄小煤柱与煤体之间的巷道，主要应用于无煤柱护巷。
矿井一旦开采右边工作面，基本顶会逐渐下沉，并且左边的煤柱边缘会出现断裂，煤体顶板产生弯曲，导致侧向支承压力逐渐转移至煤体内部。
在此过程中，处于边缘位置的煤体会被逐渐破坏，形成具有一定厚度的破碎区；同时，在边缘约4m的范围内会出现一个应力降低区，便于沿空掘巷。
在煤柱左侧掘出巷道后，围岩内会出现一个破碎区，这样一来煤柱两侧均有破碎区，此时煤柱承压能力下降。
在开采左边工作面时出现超前支承压力，在多次多向应力作用下煤柱破坏更加严重，顶板亦会再次断裂，巷道承压力骤然上升，变形则愈发严重。
传统的定型棚刚性支护在多次动压作用下变形重、整改难度大，而锚杆、锚网支护方式能更好地适应此地质条件，便于更好地进行煤矿开采工作。
2 工程概况本文选取湖南华润煤业唐洞煤矿下24采区2448回风顺槽为例，该回风顺槽沿4#煤顶板按中线施工，与已采的2446工作面进风顺槽间隔5m。
留小煤柱沿空掘巷技术的研究与应用
留小煤柱沿空掘巷技术的研究与应用留小煤柱的目的是将巷道与采空区隔离，防止采空区的水与有害气体串入巷道，危及安全生产，合理的小煤柱尺寸不仅对提高煤炭采出率具有重要意义，而且关系到采区巷道能否稳定这一重要问题。
大量的实践证明，合理的小煤柱尺寸在很大程度上决定着该类巷道的稳定性。
如何根据巷道围岩的具体条件，合理确定沿空巷道煤柱的尺寸，对于巷道安全和工作面正常生产具有重要意义。
红岭煤矿在总结1500工作面和1503工作面采用留小煤柱沿空掘巷的经验上，通过对其掘进期间顶底板变化分析，确定更合理的煤柱，在1505下巷进行沿空掘巷的研究与应用，取得了很好的效果，十分值得推广使用。
二、成果内容（一）工作面概况1505工作面上部FB57断层保护煤柱，下部为1507工作面采空区，南部为14采区采空区，北部连接15采区轨道二平巷、15采区胶带下山（二平巷）、15采区专用回风下山。
煤层平均厚度7.0m，煤层倾角平均18°，1505下巷沿煤层底板掘进，采用型号为EBZ-160型悬臂式掘进机掘进。
坚持“一掘一支”和“多工序平行作业”的正规循环作业方式，一次成巷，不留尾工，采用“三八”制作业方式。
（二）煤层顶底板情况煤层在工作面直接顶为砂质泥岩，平均厚度4.16m；基本顶为中-细粒砂岩，平均厚度15.07m，直接底为细粒砂岩，平均厚度1.58m；基本底为细粒砂岩，平均厚度4.8m，硅质胶结，较坚硬，难垮落。
（三）地质构造该工作面二1煤层结构简单，煤层倾角14～22°，平均18°，煤层厚度6.8～7.1m，平均7.0m。
煤种为贫煤，呈黑、灰黑色，玻璃～强玻璃光泽，条痕为黑褐色，阶梯状，参差状断口，以碎块状为主，局部为层状及条带状结构，内生裂隙发育。
存在一层厚度0.03～0.1m的泥岩夹矸，属稳定厚煤层。
1505工作面下巷：掘进后期将揭露F401断层，该断层走向189°，倾向99°，倾角84°，落差0～2.5m，对工作面下巷掘进有一定影响。
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沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究
沿空掘巷是指煤矿在煤层顶板上方开采直通巷道，以便于进行煤层内下放材料、空气
流通、煤层顶板稳定等作业。
沿空掘巷作为煤矿生产中的一个重要环节，其安全和高效的
开采对整个矿山的生产安全和经济效益有着至关重要的影响。
沿空掘巷采用小煤柱留设的方式，可以有效提高巷道的稳定性和支护强度，降低了煤
层的变形和塌陷，减少了对矿井的破坏和损失。
因此，对于如何合理留设小煤柱及优化锚
注支护，是当前煤矿沿空掘巷研究的重点和热点问题。
小煤柱合理留设对巷道支护的作用主要表现在以下两方面：
一是保持巷道开挖断面的形状和尺寸，防止煤层顶板塌落或变形，从而增强巷道的稳
定性。
二是有效分担巷道荷载，提高锚注支护的承载能力，达到保证巷道稳定、安全的目的。
因此，在小煤柱的留设中，应该考虑到煤层的结构特征，以及煤柱尺寸、留设间距等
因素，通过严格的计算和理论分析，确定留设方案和尺寸大小。
在锚注支护方面，钢材的选用、采用合适的锚杆长度和间距，以及合理的预应力力值
等是影响支护效果的关键因素。
需要在实际工作中，对不同煤层环境下的巷道开挖进行现
场测试和数据分析，通过“工艺 - 机械 - 材料“三个方面的综合考虑，给出最优的锚注
方案，确保巷道支护的质量和效果。
综上所述，沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究是当前煤矿生产中的重要问题，需要通过理论计算和实践测试相结合的方式进行，更好地保障煤矿巷道的安全开采和
良好运营。