联合支护技术在沿空留巷中实践与应用

翟彦良

（山东能源新矿内蒙古能源有限公司长城三号矿业有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

1 工作面概况

1905S工作面为长城三矿首采区第一个工作面，该工作面位于首采区南翼，工作面走向长2100m，倾斜长平均为290m；倾角在13°～16°之间，平均倾角14.5°。厚度3.5m～4.5m，平均厚度4m,可采储量326万吨，赋存较稳定，结构较简单，采用走向长壁后退式开采。采矿工艺为综合机械化开采，一次采全高，全部垮落法管理顶板。回风巷从切眼开始采用沿空留巷技术控制顶板。

2 沿空留巷技术分析

为提高资源回收率，减少掘进巷道工程量，在1905S工作面回风巷采用沿空留巷技术。

（1）沿空留巷地质条件，1905S工作面回风巷埋深398.1m～494.2m，回风巷直接顶为深色灰岩，质较纯，坚硬，少量裂隙发育，厚1.5m～2.3m，平均厚度1.7m，基本顶为粉砂岩，深灰色，粉砂质结构，块状、层状构造，夹杂细砂岩薄层，局部含泥质，厚度6.2m。直接底主要为细砂岩，局部为粉砂岩，细砂岩呈灰色至灰白色，细粒结构，块状构造，较硬，整体性好，厚度3.5m。

（2）沿空留巷巷道支护概况，巷道沿矿层顶板掘进，巷道采用锚网带支护，支护状况较好，为梯形断面，S净=19.82㎡。巷道采用22×L2400mm等强螺纹钢式树脂锚杆，WD280/3型W钢带压双向拉伸塑料网。顶板锚杆间排距1200×1200mm；两帮锚杆间排距1200×1200mm。上帮使用4页单孔W护板，下帮使用3页单孔W护板，上、下两肩窝及巷道底板使用异形托盘。

（3）沿空留巷矿压观测，巷道顶板离层监测，顶板失稳往往造成冒顶事故，顶板的稳定性是各类巷道围岩稳定性判定的核心，在锚网索支护巷道中更是如此。及时掌握巷道顶板在锚固范围之内与锚固范围之外的离层情况，同时还可为完善支护参数提供依据。锚索受力监测是锚索锚固力监测和锚索载荷监测。通过仪器监测锚索的受力情况，以及时了解锚索的工作状态以及钢绞线与恒阻器的相对位移量。单体支柱（或超后支架）受力及缩量监测，切顶成巷内单体支柱（或超后支架）的受力可间接反映巷道的稳定情况。当巷道稳定后，受力及压缩量几乎不再发生变化或在很小的范围内波动。同时通过对单体（或超后支架）受力及压缩量的监测可与锚索监测相互对应，为支护设计及巷道稳定性判断提供参考。沿空侧采空区顶板矸石垮落后形成巷帮，在矿山压力的作用下逐渐压实，在压实的过程中巷帮侧向压力与巷旁支护相互作用。通过对巷帮侧向压力的监测，掌握巷帮侧向压力变化规律，为后续巷旁支护设计的优化提供依据。

3 沿空留巷方案

通过1905S工作面回风巷的围岩特性和原巷道支护概况，巷道承载来自超前支撑压力、倾向支撑压力、顶板垮落载荷及上覆岩层压力这几个方面，工作面采用“切顶卸压+恒阻大变形锚索支护”为主体的设计方案，通过预裂切缝爆破，在局部范围切断工作面顶板应力传递，减弱巷道顶板压力，且预裂爆破能够很好地保护巷道顶板完整性。利用恒阻大变形锚索进行补强加固，控制顶板下沉，使所留巷道围岩能够最大限度地发挥自身承载作用，减少巷道变形，保证留巷效果。

（1）超前支护区（工作面前方0m～30m）此段巷道位于工作面超前采动影响区，需要超前加强支护。结合工作面现有设备条件，超前工作面0m～30m采用单体液压支柱配合金属铰接顶梁进行超前支护，单体支柱采用中悬支设。

（2）架后临时支护区（架后0m～200m）此段巷道位于工作面滞后影响区，受动压影响明显，巷道顶板压力较大。考虑到矿区实际情况，架后临时支护采用“单体液压支柱+铰接顶梁+U型钢+π型钢+钢筋网”的联合支护形式。

靠近切缝侧，由于工作面顶板的垮落会对巷道侧顶板有一定的摩擦下坠作用，因此需要对顶板加强支护。为了防止采空区的矸石蹿入巷道，同时需要挡矸支护。其中单体间排距1000mm×1000mm，分布于切顶侧恒阻锚索里侧，采用铰接顶梁，沿走向布设。每隔1m布设一垂直走向π型梁棚。

（3）成巷稳定区（架后200m之后）此段巷道受采动影响很小，顶板下沉量及单体支柱的压力变化很小，可认为该区域已趋于稳定状态，可将临时支护单体撤掉，保留U型钢进行挡矸，并保留每5米一组一梁二柱补强支护。

4 施工工艺

采用恒阻锚索+切顶卸压+U型钢+钢筋网+喷浆联合支护的留巷施工工艺。

（1）锚索施工：采用恒阻大变形锚索加固巷道，并在切缝侧沿着巷道走向添加W钢带提高整体支护性能，根据现场实际试验采用注浆锚索替换切顶眼处恒阻大变形锚索进行支护，增加锚索支护效果。

（2）顶板预裂钻孔及预裂爆破施工：在工作面回采前，在保证切眼位置前≥20m进行恒阻大变形锚索加固下，对切眼位置进行爆破预裂切缝，以保证切眼附近顶板跨落较完全，形成较可靠的新帮部。

（3）挡矸支护：工作面每推进0.5m，平行支架进行挡矸支护，相邻U型钢棚腿使用连杆连接。待U型钢梁及挡矸网安设完成后，按照间距1.2m支设π型钢，π型钢按“一梁三柱”打设单体支柱，单体支柱间距1600mm、2200mm；保证单体活柱可缩量大于200mm。在靠近采空区侧从顶板挂设金属菱形网、挡风帘，外侧挡设金属骨架网，金属菱形网、挡风帘及金属骨架网用木仨及U型棚将其紧固；单U型钢顶板加木楔，做到穿顶入底，防止支柱及U型钢滑动。为防止漏风现象发生，采取在钢筋网与U型钢之间铺设风筒布，高度接顶接底，上下各超出30cm，超出部分分别固定到顶底板，并进行有效封闭。风筒布搭缝处宽度30cm，固定后亦进行封闭处理。

（4）喷浆：待顶板垮落并稳定后，对垮落不充分的地方进行填充，整理巷道形状满足使用要求，进行喷浆工作，保证巷道稳定。

5 应用情况与效果

通过实施恒阻锚索+切顶卸压+U型钢+钢筋网+喷浆联合支护的留巷施工工艺，使巷道成功留巷1300米，经济与社会效益显著。提高了资源回收率，减少了巷道掘进量，缓解工作面接替时间，节约施工成本。

6 结语

沿空留巷是提高资源回收率有效技术，必须重视研究沿空留巷围岩变形及支护措施，根据采高、直接顶与围岩性质等达到设计要求，采用科学合理的支护措施，使直接顶下沉不离层，压力释放而稳定，保障沿空留巷安全生产。