沿空留巷巷旁充填体宽度的确定

代军

【摘 要】 合理的巷旁充填体宽度能够为沿空留巷提供有效的巷旁支护阻力。本文在理论分析的基础上，采用有限差分数值计算软件FLAC3D分析巷旁支护的宽高比为0.5、0.8、1.0和1.5时（对应充填体宽度分别为1.5m、2.4m、3.0m和4.5m）巷道围岩的变形特征，并进行工业性试验。结果表明，巷旁充填体宽度为3.0m，宽高比为1∶1，留巷围岩变形趋于稳定。

【关键词】 沿空留巷;充填体宽度;数值模拟

【中图分类号】 TD353 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2019）04-0004-02 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

沿空留巷是无煤柱护巷的一种，本工作面的运输平巷保留下来作为下一工作面的回风顺槽，其目的是减少资源损失、缓解工作面接续紧张等。沿空留巷围岩控制是技术的关键，沿空留巷支护包括巷内支护和巷旁支护，国内大量学者做了大量研究，巷内支护采用锚杆支护，巷旁支护主要为切顶成巷和充填体成巷。对于充填体巷旁支护，确定合理的巷旁充填体宽度可以切断采空区外侧悬露顶板，有效减少留巷顶板回转下沉量，从而使得沿空留巷围岩稳定，学者们对确定巷旁充填体宽度做了大量研究。

本文以山西吕梁离石金晖荣泰矿10106工作面沿空留巷为研究背景，采用数值模拟方法对不同宽度的巷旁充填体对留巷稳定性的影响进行研究，并对巷道表面位移进行现场观测，留巷围岩稳定性较好。

1工程概况

山西吕梁离石金晖荣泰矿10106工作面回采10#煤层，埋深230m，煤层倾角2～7°，厚度为1.6～3.8m，平均厚3.0m，普氏系数f=2。10106工作面回采后进行沿空留巷，作为下一工作面10110工作面的回风巷使用。工作面走向长度900m，倾斜长度180m，工作面巷道布置示意图如图1所示。

2不同宽度巷旁充填体对留巷稳定的影响

该矿煤层厚度为3m，选择巷旁充填体宽高比0.5、0.8、1.0和1.5，对应充填体宽度d分别为1.5m、2.4m、3.0m和4.5m。采用FLAC3D数值模拟，分析不同宽度巷旁充填体对留巷围岩稳定性的影响。

2.1模型的建立

模型采用Mohr-Coulomb准则，开采煤层顶底板岩层物理力学参数如表1所示。

根据沿空留巷顶底板岩层分布状况，模型尺寸为138m×80m×33m（长×宽×高）。如图2所示。根据对称性原则，工作面开采宽度设定为100m，巷旁支护采用高强度膏体充填材料，充填材料其7d抗压强度为15MPa，充填体高度均为3.0m，宽度d分别为1.5m、2.4m、3.0m和4.5m，紧随工作面开采充填。巷道宽度为4.0m，高度3.0m。

2.2模拟分析

现对留巷围岩移动变形曲线进行分析。

从图3（a）可知，充填体垂直位移整体在不断增大，随着宽度的增大，增大幅度在减小，当d=2.4m时，垂直位移达到109mm而趋于稳定，与d=1.5m相比，减小了86mm;当d=3m时，垂直位移达到59mm后趋于平衡，比2.4m充填体减少了50mm;当d=4.5m时，垂直位移达到36mm后趋于平衡，比3m充填体减少了23mm。充填体宽度由3m增加到4.5m，垂直位移变化较小，而充填体宽度增大了一半，因此，从支护效果和经济效果的角度分析，充填体宽度d=3m较为合理同理分析，图3（b）（c）充填体宽度选择3m更为经济合理，宽高比为1∶1。

3工业性试验

10106回风顺槽内布置4个表面位移监测测站，测站间隔200m，测站布置位置如4所示。

从巷道位移监测曲线可以看出，工作面后方0～45m为剧烈影响区，工作面后方75m之后巷道变形量明显减缓。巷道变形以顶底板变形为主，又以底鼓为主要变形。底鼓量在150～220mm不等（b、c），但4#测站顶底板变形以顶板下沉为主，底鼓量为40～70mm，顶板下沉110～150mm，这主要是因为该地段处于小构造影响区，顶板不太稳定，造成顶板下沉增加。

总体来说，巷道變形以底鼓为主，两帮松软时实体煤帮变形较大，采空区侧帮变形均较小，顶板完整性好，顶板下沉量小，顶板完整性差时，顶板下沉可达到110～150mm，但总体巷道变形不大。

4结论

（1）充填体宽度为3m时，巷旁充填体垂直位移先增大后趋于稳定，具有较好的承载能力。

（2）留巷顶底板移近量和两帮相对移近量较小，留巷处于稳定状态。

（3）通过现场观测，充填体宽度为3m，巷道变形主要以底鼓为主，而且变形主要发生于工作面后方0～45m，底鼓量范围为150～220mm。

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