煤矿沿空掘巷围岩控制技术研究

术对合理开发地下资源。 提高煤炭采出率， 延长矿井开采期限具有重要意义， 采 用沿空掘巷的方法维护 回采巷道的必然趋势， 也是支护技术改革的关键技术之
１沿空 捆 巷 圈岩活 动规 律 １ ） 沿 空掘 巷顶 板破 断 规律 上区段工作面回采结束后， 采空区上覆岩层垮落， 老顶在采空区边缘发生 断裂 ， 形成“ Ｏ — Ｘ ” 破断。 工作面不断向前推进， 老顶周期破断， 在工作面端头破 断， 形 成弧 形三角 块０ 莹 口 图１ 所示） 。 直 接顶岩层 跨落 后 ， 老顶弯 曲下沉 向采空 区倾 斜。 沿 工作 面倾 向 ， 岩 体Ａ、 岩块 Ｂ 、 岩块 Ｃ 组成 铰接 结构 。 岩 块Ｂ 对 沿空 巷道上 覆 岩 层 结构 的稳 定起 重要 作 用 ， 块 体Ｂ 的 回转 变 形对 下方 巷 道 围岩 具有 重 要 影
响 ２ ） 沿 空 掘巷 矿压 显现 规律 沿 空掘巷 中窄煤 柱护 巷指巷 道与采 空 区之间保 留３ －５ ｍ宽的煤柱 ， 待采空
区岩层活动结束， 采动应力趋于稳定后掘进巷道 ， 沿空掘进的巷道位置处于残 余的 支承压力 峰值 下。 掘 进巷道 会破坏 原有 平衡 ， 围岩应 力重 新分布 ， 煤柱 强度 急剧降低失去承载能力， 并向巷道方向强烈位移。 围岩应力重新分布 ， 在煤体一 侧会 出现新 的破裂 区 、 塑性 区， 支 承压力 向煤体 深部转 移 。 因此 ， 掘进 巷道时 ， 围 岩会 产生 明显 变 形 ， 表现 为两 帮移 近 、 顶 板下 沉和 底板 鼓起 。 ２沿 空巷 道 支护 技术 ２ ． １ 掘 进期 间支 护技术 分析 当回采巷道采用小煤柱沿空掘巷时， 要保证巷道支护系统具有良好的支护 性能 ， 由于窄煤柱沿空掘巷 围岩变形剧烈程度与巷道围岩介质属性和上覆岩体 结构 关系很 大 ， 而巷道 上覆岩体 结构 的载荷变 化和 结构的运 动方 式决定 了巷道 在回采期间大变形的必然性， 这就要求巷道支护形式能够适应大的围岩变形， 实现 支护系 统的高 强可缩 ， 具有 这样 特征 的支护形 式只有锚 杆支 护系统 才能满 足这 些 要求 。
２ ． ２ 回采期 间支 护技 术分 析
产。 沿 空巷道 上 覆岩层 结构 决定 了本 区段超 前支 承压力 对其 影响 较敏感 ， 主要 是 因为 受采动 影响 ， 上 覆岩层 在 支承压 力作 用下 由静止 状态变 为运 动状 态 ， 煤 柱 本来 星塑 性状 态 ， 其 承 载能力 较 低 ， 在超 前 支承压 力 作用 下 ， 表 现 出大 的位 移， 甚 至整体 向巷 道 内移 。 因此 沿空巷 道超 前加 强支 护范 围要和 支承压 力 影响 范 围一致 ， 确定合 理 的超 前加 强支护 范围采用 理论计 算并辅 以计算机 数值模 拟 同时进 行研 究确 定 。 ２ ） 加强 支护 形 式选择 沿空 巷道 在 回采 期间 ， 其 上覆 岩层 在支 承压 力 作用 下 由静 止变 为 运动 状 态， 大结 构发生 回转变 形 ， 而巷道 围岩小结 构变形 与大结 构变形 不 同步 ， 锚索 的 支护强 度不够 。 同时 由于煤 柱在 支承压 力作 用下 变得更 加破 碎 ， 承载 能力进 一 步降低， 表现出向巷道内大的位移 。 因此要从根本上解决沿空巷道超前加强支 护 的 问题 ， 必 须 充分利 用巷 道 围岩 的 自身承 载作 用 ， 在超前 工作 面支 承压 力影 响范围 内补打锚索 ， 补强顶板 锚固范 围的 围岩 ， 使 其与上 覆岩层 锚 固成 一整体 ， 同时在巷道 内补架采用单体液压支柱的加强棚。 同时在沿空侧煤帮沿倾斜向上 方 向顶板 补打帮锚 索 ， 增 加煤 柱的 围压 ， 以限制煤 柱 向巷 道 内位 移 ， 充分利 用煤 体 的强 度支 撑顶 板 。 ３工程 实 践 某矿沿 空机巷 采用锚 网索支 护 ， 矩 形断面 ， 净高 ×净宽＝ ４ ． ２ ｍ×２ ． ３ ｍ（ 轨面 以上高 度） ， 净 断面积 １ ０ ． ５ ｍ： ， ， 掘 进断 面积 １ １ ． ５ ｍ ， 。 沿 空机 巷异 常带锚 网索支 护不能满足支护要求时采用Ｕ ２ ９ 型梯形棚支护 ， 净高２ ． ３ ｍ（ 轨面以上高度） ， 腰 ？ Ｌ ３ ． ７ ｍ， 棚距 ７ ０ （ Ｏｍ， 如压 力较 大 ， 可缩小棚 距 至５ ０ ０ ａ ｒ ｍ， 净断 面积８ ． ２ ｍ２ ， 掘 进 断面 积１ ０ ． ４ ｍ 。 沿 空 机 巷 采 用 锚 网索 支 护 作 为 永 久 支 护 ， 顶 部 锚 杆 采 用 ？２ ０ｍ ｍ ， Ｌ ＝ ２ ０ ０ Ｄ ｒ ｎ ｍ树 脂锚杆 ， 间排距 ７ ５ ０ ａｍ Ｘ ｒ ７ ０ ０ ａｍ， ｒ 铺设菱 形金 属网配 合钢带 支护 ， 菱形金 属 网的规格 为 长 × 宽＝ ５ ． Ｏ ｍ ×０ ． ９ ｍ， 钢 带为 长４ ． ２ ｍ钢带 梁。 帮部 采用 ？ ２ ０ ｍｍ， Ｌ ＝ ２ Ｏ Ｏ Ｏ ｍｍ的树 脂锚杆 ， 间排距 ７ ５ ０ ａｍ ×７ ｒ ０ ０ ａｍ， ｒ 铺设 高 强塑料 网配 合 木托盘进行支护， 高强塑料网规格为长 ×宽＝ ３ ｍ×ｌ ＿ ３ ｍ， 网与网之间顺茬搭接 ，
工 业 技 术
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｓ Ｃｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅｖ ｉ ｅ ｗ
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煤 矿 沿 空 掘 巷 围岩 控 制 技 术 研 究
徐 澎
（ 国投 新 集能 源股 份 有 限公 司刘 庄煤 矿 安 徽 颍上 县 ２ ３ ６ ２ ０ ０ ） ［ 摘 要］ 沿 空掘 巷技 术对 合理 开 发地 下资 源 ， 提高 煤炭 采 出率 ， 延 长矿 井开 采 期限具 有 重要 意义 ， 是 支护 技术 改革 的 关键技 术 之一 。 本 文首 先 介绍 了沿 空掘 巷 围岩 活 动规 律 ， 然 后对 沿空巷 道 支护 技术进 行 了分析 ， 最后 结合 工程 实 践提 出相 关的支 护设 计 。 ［ 关键 词］ 巷道 掘 进 沿空 掘巷 围岩 控制 支护设 计 中图分类号： Ｔ Ｄ３ ２ ２ ． ３ 文献标识码： Ａ 文章编号： １ ０ ０ ９ － ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ －０ ０ ３ ９ － ０ １
’ ０引 育 随着 人 类对煤 炭需 求量 的 日益 增加 ， 开 采规 模不断 扩大 ， 浅 部易 采的煤 炭 资源 日趋枯 竭 ， 地 下矿 山向深 部开 采是 必然趋 势 。 巷道 支护 是煤 炭开 采 中一 项 关键技 术 ， 可靠的 支护技 术是实 现矿井 安全 、 高效 的必备条 件 。 巷道之 间保 留煤 柱， 以及 巷道 与 回采工作 面之 间保 留煤 拄护巷 一直 是煤 矿 中传统 的护巷 方法 ， 对 提高煤 炭资 源的采 出率极 为不利 。 近 年来 ， 无煤 柱护巷 技术得 到迅速 发展 ， 沿 空掘巷 是我 国 无煤柱 护巷 的主要 形 式 ， 在国 内外 己获得 广泛 应用 。 沿 空掘巷 技