沿空留巷巷旁充填支护技术研究

郝玉辉

【摘 要】 针对沿空留巷围岩稳定性差，受采动影响围岩变形严重问题，本文以某矿3602工作面为工程背景，采取了巷内支护，对充填体上方顶板、非煤壁帮、充填体进行加强支护等措施。观测结果表明，支护方案合理，沿空巷道围岩变形得到了有效控制，能够保证回采期间巷道的正常使用。

【关键词】 沿空留巷;支护设计;围岩控制;现场观测

【中图分类号】 TD353 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2019）04-0009-02 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

随着煤炭资源开采深度的逐年增加，在开采过程中工作面矿压显现变得越来越剧烈，巷道围岩变形也越来越严重，如何保证巷道围岩的稳定性是人们研究的重点。早期大部分煤矿通过留设护巷煤柱的方法来保持巷道的稳定，但煤炭采出率较低，采掘交替紧张。随着技术水平的提高，沿空留巷技术被提出并得到了迅速的发展。但受开采条件、地质条件影响，在留巷过程中往往会遇到很多问题。研究表明，沿空留巷成功与否，与巷道支护有关，包括巷内支护和巷旁支护。本文以某矿3602工作面为工程背景，在巷道围岩原有的支护基础上对支护设计进行了改进强化，通过围岩变形监测表明，沿空巷道能够正常使用。研究结果为该技术的进一步应用积累了经验。

1巷道支护结构特征

沿空留巷巷道的稳定性很大程度上与巷道支护结构的承载能力有关，巷道发生变形破坏时是不均衡的，所以支护结构的受力破坏也不平衡，通常最先破坏变形的是起到支护关键作用的应力集中部位的支护体。该部分支护体一旦发生破坏，会影响到整体的支护效果，所以对于支护薄弱部位，要进行加强支护。沿空巷道会受到一次采动、二次采动的影响而发生变形，若支护结构不能与其大幅变形相适应，会使得巷道破坏，导致留巷失败。当采用适应力较强的支护体后，通过其对围岩应力的转移，使高应力转移到围岩深部，在一定程度上可保证沿空巷道的正常使用。

巷道支护结构的稳定与多种因素有关。当顶板岩层较为完整时，会对支护起到积极作用，减缓顶板的下沉速度;巷旁充填体具备的强度越大，越有利于巷道的稳定，但其刚度需适宜，过大或过小均不利于巷道围岩稳定的维护;当煤壁一侧受到变形破坏较严重或底板受到不均衡围压后，均容易造成巷道的围岩失稳。

2沿空留巷支护措施

2.1工作面概况

3602工作面位于十三采区，东西部分别为3604和3601工作面，如图1所示。工作面设计走向全长850m，倾向长度210m，巷道掘进断面为梯形断面，煤层厚度为2.5m，平均倾角为16°。直接顶为泥岩，厚1.1m;基本顶为细砂岩，厚6.5m;基本底为中粒砂岩，厚18.2m。工作面顶板较软，底板岩性较硬，因此对顶板进行加强支护。

2.2巷道支护方案

2.2.1巷道初始支护

巷道形状为梯形，其断面积为11.7m2，顶板采用锚索网进行联合支护。锚杆为左旋无纵筋螺纹锚杆，型号是φ22×2500mm;钢带由圆钢制成，金属网编织为菱形，使用8#铁丝，网孔为40×40mm。帮部锚杆和钢带的选择同顶板一致，锚杆规格高帮一侧选择3300×750×70mm，低帮一侧选择1900×800×70mm。巷道支护图如图2所示。

2.2.2充填体上方顶板加强支护

对充填体上方进行加强支护，采用锚索支护，规格为φ18.9×6200mm，每排间隔1600mm，在超前工作面20m外进行施工，用于确保工作面的正常推进。支护图见图3所示。

2.2.3非采煤帮加强支护

通过每排补打两根锚索，对沿空巷道的非采煤帮一侧进行加强支护，施工超前工作面20m外，锚索规格为φ18.9×4300mm。通过补打锚杆，对巷帮下部进行加强支护，规格为φ20×2000mm。支护图如图4所示。

2.2.4充填体加强支护

巷道采用的充填带长3.6m，宽1.2m，高2.8m，在其周围三面铺设钢筋网，直径为6.0mm，网孔应小于100×100mm，相邻钢筋网进行搭接时，采用双股铁丝，为保证效果，搭接长度不小于100mm。

3巷道围岩变形观测

利用位移监测站观测巷道围岩表面位移量，结果如图5所示。

由图5（a）可知，受一次采动的影响，沿空巷道的围岩受到较大的影响，产生严重变形，其中顶板最为严重，高帮变形次之，底鼓和低帮变形相对而言较小。在工作面前方60m范围外，巷道围岩受到影响很小，几乎不发生变形;在工作面前方40m范围内，巷道围岩产生收敛变形;在工作面后方120m范围内，围岩变形程度较大，其中顶板变形最大时接近800mm，变形较为严重。

由图5（b）可知，受二次采动影响，围岩产生变形，其中变形程度由大致小依次为顶板、高帮、底鼓、低帮。在工作面前方50m范围内，围岩变形程度严重，变形量都比较大，顶板最大下沉量达到400mm;50m范围外，围岩变形速率缓慢，大于90m几乎不再受到影响。

总体而言，巷道受到一次采动和二次采动影响，均会产生收敛变形，但通过加强支护，二次采动对围岩的影响程度降低，围岩变形量明显小于受一次采动影响，整个回采期间巷道可保持正常使用。

4结论

（1）沿空留巷巷道的稳定性很大程度上与巷道支护结构的承载能力有关，承载力越强，巷道越不容易发生破坏;

（2）回采期间，工作面顶板变形破坏最为严重，高帮变形次之，底鼓和低帮产生变形破坏程度最小;

（3）在巷道围岩原有的支护基础上对充填体上方顶板、非煤壁帮、充填体进行加强支护后，沿空巷道围岩受到的二次采动影响程度较低，工作面围岩变形程度及受影响范围均明显小于一次采动影响，巷道能够实现在回采期间的正常使用。

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