迎回采留窄煤柱沿空掘巷支護(hù)實踐

徐嚴(yán)軍，孟海東

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭014010）

迎回采留窄煤柱沿空掘巷支護(hù)實踐

徐嚴(yán)軍，孟海東

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭014010）

沿空掘巷相比傳統(tǒng)的留厚煤柱巷道掘進(jìn)，因其可以提高煤礦采區(qū)回采率，避開上區(qū)段采空區(qū)側(cè)向支撐壓力而越來越受到工程技術(shù)人員重視。因I010902綜采工作面回采后，老頂跨落，老頂一端由實體煤支撐，一端由采空區(qū)跨落矸石支撐，留窄煤柱沿空掘巷正是在這種老頂大結(jié)構(gòu)的支撐保護(hù)下，進(jìn)行巷道掘進(jìn)。掘進(jìn)巷道圍巖應(yīng)力較低，在采取了合理的錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)后，巷道能滿足I010903綜采回采時通風(fēng)與行人要求。

窄煤柱；沿空掘巷；巷道；綜采工作面

1 沿空掘巷概述

沿空掘巷相比傳統(tǒng)的留厚煤柱巷道掘進(jìn)，因其可以提高煤礦采區(qū)回采率，避開上區(qū)段采空區(qū)側(cè)向支撐壓力而越來越受到工程技術(shù)人員重視。近年來隨著我國支護(hù)技術(shù)改革，高預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索在巷道支護(hù)中的使用，沿空掘巷在我國煤礦采區(qū)回采巷道掘進(jìn)中已應(yīng)用越來越廣泛。棋盤井煤礦I010903回風(fēng)順槽布置在I010902綜采工作面膠運順槽采空區(qū)側(cè)，與膠運順槽間隔5m。I010902工作面回采后，老頂跨落，老頂一端由實體煤支撐，一端由采空區(qū)跨落矸石支撐，留窄煤柱沿空掘巷正是在這種老頂大結(jié)構(gòu)的支撐保護(hù)下進(jìn)行巷道掘進(jìn)。因老頂大結(jié)構(gòu)的支撐保護(hù)作用，掘進(jìn)巷道圍巖應(yīng)力低，在采取了合理的錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)后，巷道能滿足I010903綜采回采時通風(fēng)與行人要求。

2 生產(chǎn)地質(zhì)條件

現(xiàn)棋盤井煤礦主要回采9號煤， I010903回風(fēng)順槽巷道沿煤層頂板布置。煤層老頂巖性中、粗粒砂巖，厚1.4-6.12m，中厚層狀，較堅硬。煤層直接頂為泥巖，厚1.36-10.86m，裂隙發(fā)育，含少量完整植物化石，半堅硬。煤層直接底為砂質(zhì)泥巖，1.75-2.31m，有裂隙，巖層破碎。

3 窄煤柱寬度確定和沿空巷道支護(hù)參數(shù)

根據(jù)Ⅰ010903回風(fēng)順槽的實際生產(chǎn)地質(zhì)條件，綜合采用FLΑC3D數(shù)值模擬和同一礦區(qū)相鄰煤礦工程類比計算方法，最終確定Ⅰ010903回風(fēng)順槽沿空掘巷窄煤柱的寬度為5m。

Ⅰ010903回風(fēng)順槽沿空巷道分為綜采工作面超前外實體煤掘進(jìn)段（ΑB段）和留5m窄煤柱沿空掘進(jìn)（BC段），如圖1所示。實體煤掘進(jìn)巷道從巷道開掘至報廢需受本巷道掘進(jìn)影響、Ⅰ010902工作面采動影響、Ⅰ010903工作面采動影響；沿空掘巷段在Ⅰ010902工作面回采推進(jìn)后掘進(jìn)，經(jīng)歷本順槽掘巷影響、Ⅰ010902工作面?zhèn)认蛑螇毫τ绊?、?10903工作面采動影響。迎采動面沿空掘巷要經(jīng)歷Ⅰ010902工作面全過程動壓影響，巷道變形劇烈，維護(hù)困難。

根據(jù)I010903回風(fēng)順槽巷道地質(zhì)條件，采用動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計方法設(shè)計支護(hù)參數(shù)。類比本礦其他巷道中的支護(hù)參數(shù)，提出支護(hù)參數(shù)上必須安全可靠，材料選擇上通用、方便，經(jīng)濟(jì)上支護(hù)合理、降低支護(hù)成本。

4 沿空巷道維護(hù)狀況

沿空巷道ΑB段在迎采期間，Ⅰ010903工作面回風(fēng)順槽先后經(jīng)歷Ⅰ010902工作面超前支承應(yīng)力和側(cè)向支撐應(yīng)力的影響，但巷道頂板仍較完整，變形量控制在允許范圍內(nèi)。巷道變形有如下規(guī)律：

（1）在上區(qū)段Ⅰ010902工作面不斷回采過程中，Ⅰ010903回風(fēng)順槽頂?shù)装遄冃我缘坠臑橹?，底鼓量?.5米左右，對生產(chǎn)基本沒影響。兩幫移近量中5m窄煤柱鼓幫量大于實體煤側(cè)鼓幫量，兩幫鼓幫量都在可控范圍內(nèi)，巷道的頂?shù)装逡平科毡榇笥趦蓭鸵平俊?/p>

（2）Ⅰ010903回風(fēng)順槽在Ⅰ010902回采工作面后方采空區(qū)時的變形量明顯大于超前影響時的變形量，約占總變形量的70%，說明Ⅰ010902回采工作面后方上覆巖層活動對Ⅰ010903回風(fēng)順槽的影響要大于Ⅰ010902工作面回采引起的超前支撐壓力的影響。

（3）Ⅰ010903工作面正常回采過程中，Ⅰ010903回風(fēng)順槽在變化劇烈的超前工作面30m范圍內(nèi)，巷道平均高度為2.5m，平均寬度為4.5m，出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，但5m的窄煤柱仍較穩(wěn)定，未出現(xiàn)大面積片幫以及錨桿失效等現(xiàn)象，適當(dāng)起底后能夠滿足回風(fēng)和行人等服務(wù)要求。

5 經(jīng)濟(jì)效益及應(yīng)用分析

I010903回風(fēng)順槽沿空掘巷依據(jù)棋盤井煤礦巷道生產(chǎn)地質(zhì)資料，采用理論分析、數(shù)值計算、現(xiàn)場試驗等方法研究了本地區(qū)煤巷圍巖穩(wěn)定性、煤巷圍巖穩(wěn)定機(jī)理與控制技術(shù)，最終確定窄煤柱的寬度和沿空巷道的支護(hù)參數(shù)，使保護(hù)煤柱寬度由原來的20m煤柱減少至5m，無論是從礦井采區(qū)回采率提高，還是避開壓力峰值，減少井巷維護(hù)費用，都產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)價值。實踐證明，本項沿空掘巷技術(shù)在本地區(qū)煤炭開采中值得推廣使用。

［1］楊建輝，蔡美峰.不穩(wěn)定條件下煤巷錨、網(wǎng)、索梁支護(hù)實踐［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2001（08）.

［2］高偉.傾斜煤柱穩(wěn)定性的彈塑性分析［J］.力學(xué)與實踐，2001，23（02）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.030