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煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 综采面合理的护巷煤柱宽度不仅可以增加煤炭 采收率， 而且可以保证巷道的稳定。众多学者及工程 技术人员开展了广泛研究[1-6]， 取得了显著成果。根据 煤矿具体工程地质条件，对 19 煤层南Ⅰ辅助盘区 8102 工作面进行小煤柱沿空掘巷顶板控制和开采技 术研究。 1 工程概况 8102 工作面所采煤层为 19 煤层， 19 煤层总厚 度 7.29m～8.78m， 平均厚 7.94m。 其中上段的糟糕煤总 厚 2.98m～3.77m， 均厚 3.35m； 泥岩厚 0.20m； 煤 （尺八 煤） 总厚 0.35m～0.52m，均厚 0.42m；高岭岩总厚 1.04～2.15m，均厚 1.44m；下段的“四四”煤层总厚 2.29～2.84m， 均厚 2.53m。 表 1煤层顶底板岩性 19 煤层南Ⅰ辅助盘区 8102 工作面斜长 180m、 走向长 943m， 煤层倾角 2～5， 平均 3。煤层顶 底板岩性见表 1。 2 煤柱尺寸留设的计算方案 回采工作面以往留设的护巷煤柱宽度在 35m， 为了减少煤炭损失， 提升回采面采收率， 试在 5102 巷巷采用岩空掘巷布置方式，同时临近的采空区已 经被压实 （回采结束超过 6 个月） 。同时数值模拟是 研究合理护巷煤柱宽的一个方便且可信的手段措 施， 因此， 文中采用 FLAC- 3D 软件对不同的沿空掘 巷煤柱尺寸方案下的岩层移动特征进行分析，以此 优先出最佳方案。 根据矿井原生产情况， 具体煤柱尺 寸分别为 3m、 5m、 7m、 10m 和 12m，共 5 个方案， 具 体方案如图 1 所示。 （a ） 方案一 3m 的煤柱 （b） 方案二 5m 的煤柱 综采面小煤柱留巷支护设计与实践 郝 占 云 （大同煤矿集团朔州煤电小峪煤业有限公司 ，山西 怀仁 038300 ） 摘要 针对小峪煤业 19 煤层南Ⅰ辅助盘区 8102 工作面留设的大宽度护巷煤柱， 浪费煤炭资源问 题。 本文结合现场地质条件， 通过数值模拟的方法研究不同的沿空掘巷煤柱尺寸方案下的岩层移动特 征， 并进行合理的巷道支护设计。 结果表明 5102 巷巷留设 5m的煤柱沿空掘巷， 现场观测表明支护设 计能够满足巷道安全生产的要求。 关键词 综采 ； 小煤柱 ； 沿空掘巷 ； 巷道支护 中图分类号 TD353文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 01- 0015- 03 Design and practice of retaining roadway support for small coal pillars in fully mechanized mining face HAO Zhanyun （DatongCoal MiningGroup Yanzhou Coal and ElectricityXiaoyu Coal IndustryCo., Ltd. , Huairen 038300 , China） Abstract For the large- width roadwaycoal pillars left in the 8102 workingface ofthe South I auxiliarysection ofthe No. 19 coal seam ofXi- aoyan Coal Industry, the problem ofcoal resources was wasted. Based on the geological conditions ofthe site, this paper studies the movement characteristics of rock ation under different coal pillar size schemes along the goaf by numerical simulation , and carries out rea- sonable roadway support design. The results show that 5D coal pillars are left along the roadway in the 5102 laneway. The field observation shows that the support design can meet the requirements ofsafe production ofroadway. Key words fullymechanized mining; small coal pillar ; roadwayalonggoaf; roadwaysupport 顶、 底板名称岩石名称厚度 m岩性特征 顶板 老顶无老顶直接顶 砂质泥岩2黑灰色、 中厚层状底板 直接底 砂质泥岩3灰黑色、 厚层状、 具滑面老底 中粒砂岩6 灰白色、 厚层状， 次棱角状、 泥质 胶结 15 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 （c ） 方案三 7m 的煤柱 （d） 方案四 10m 的煤柱 （e） 方案五 12m 的煤柱 图 1数值模拟方案 根据计算结果可知， 以上 5 个方案 （即煤柱尺寸 分别为 3m、 5m、 7m、 10m 和 12m ） 的塑性区域、 应力 分布及引起的岩层移动结果都相差不是很大。 当煤柱 时尺寸较小时， 沿空掘巷围岩的变形值相比较来说比 较大，但应力集中或者说处于高应力的煤柱范围较 小， 这对于工作面回采时的巷道稳定有利； 而采用相 对较大煤柱方案时， 在开采前期， 围岩变形较小， 但是 随着开采的不断向前推进， 由于巷道两侧的应力集中 程度不断加大，煤柱和煤帮都处于较高应力水平状 态， 致使巷道的两帮和底板的变形速率加大， 这不利 于巷道较长时间的稳定。 因此， 沿采空区布置 5m 的煤柱进行开采， 这样， 即能采出足够的煤炭资源量， 提高回采率； 又能在服 务年限之内能保证巷道的稳定， 满足生产要求。 3工作面的运输巷道锚杆配合注浆支护设计 3.1锚杆支护方案 5102 巷沿着 19 煤层底板掘进，巷道宽为 4m， 上帮高为 3m， 下帮高 2.8m。由于 19 煤层埋深较浅 （180m ） ， 因此， 巷道支护采用锚杆、 金属网并配合采 用梯子梁进行，具体的巷道支护示意图如图 2 所示， 主要支护参数见表 2。 图 2工作面运输巷道支护方案 表 2工作面运输巷道主要支护参数 3.2注浆加固方案 注浆加固就是将渗透性较强的浆液通过裂隙注 入到破碎煤体中，通过浆液的密室以及骨架作用， 将 破碎的煤体连接为一个完整的整体， 从而改变煤体的 力学性能， 增强其承载能力。本次注浆加固采用的注 浆材料为水 普通硅酸盐水泥 固化剂 （TWK- 2 ） ， 具体比例为 0.511.5。 注浆压力设定为 1～1.5MPa， 考 虑到注浆钻孔施工方便性以及煤柱为 5m，确定注浆 钻孔的深度为 2.4m， 在煤壁上布置成五花孔状， 上部 以及下部布置的注浆钻孔开孔位置距离巷道顶、 底板 均为 600mm， 具体的注浆布置如图 3 所示。 （a ）平面图（b）剖面图 图 3注浆钻孔布置示意图 4运输巷顶、 底板及两帮移近量观测 掘进 19 煤层南Ⅰ辅助盘区 8102 工作面运输 巷， 在距 19 煤层南Ⅰ辅助盘区 8102 工作面切眼位 置前方 180m 处布置观测点，对巷道围岩变形进行 监测。 4.1顶板下沉监测分析 对巷道掘进期间以及 4823 回采工作面推进期间 的顶板下沉量进行观测分析， 具体如图 3 所示。从观 测数据中可以看出， 4823 回采运输巷的顶板总体下 沉量比较小。在巷道掘进后的 1～10d 内， 巷道顶板的 离层速度较大， 平均为 1.6mm/d,此后， 巷道顶板的离 层速度显著降低， 30d 后巷道顶板趋于稳定，在巷道 掘进期间， 巷道顶板累积下沉量为 23mm， 巷道整体 较为稳定。 在 4823 回采工作面回采前期 （10d 内 ） ， 由 于回采面距离顶板离层仪位置较远， 顶板下沉量数据 变化不明显， 仅为 1.8mm/d， 随着回采工作面面的不 断推进， 巷道顶板上部岩层受到采动影响， 开始出现 明显的下沉，下沉量增加至 6mm/d。至回采面推进 部位 支护 结构 支护参数 间排距 / mmmm 规格 /mmmm 最小预紧 力/ kN 最小锚固 力/ kN 材料 顶板锚杆900900Ф20250030120无纵筋左 旋螺纹钢 无纵筋左 旋螺纹钢 上帮锚杆900900Ф20250030120 下帮锚杆800900Ф20250030120 16 ChaoXing （上接第 14 页 ） 特征分析[J]. 煤炭工程, 2014, 46 （10 ） 173- 176. [4] 侯志鹰, 张英华. 坚硬顶板控制技术在综放开采中的应 用研究[J]. 有色金属矿山部分, 2003, 55 （2） 8- 10. [5] 深部典型回采巷道围岩变形破坏特征及控制机理研究 [D]. 安徽理工大学, 2014. [6] 特厚煤层坚硬顶板破断动载特征及巷道围岩控制研究 [D]. 中国矿业大学, 2015. 作者简介 史振飞 （1984-） ， 男， 山西沁县人， 2015 年 1 月毕业于山 东理工大学采矿工程专业， 助理工程师， 现从事煤矿生产技 术工作。 （收稿日期 2019- 4- 15） 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 30d， 巷道顶板下沉量值达到 128mm。随后， 巷道顶板 下沉量增加值有所降低，等到回采工作面推进 60d 时， 达到顶板离层以安设位置， 此时顶板下沉量值为 195mm。 图 44823 回采工作面巷顶板下沉量监测曲线 4.2两帮变形量监测分析 对 4823 回采工作面运输巷掘进以及 4823 回采 工作面开采期间的巷道两帮变形量进行监测，具体 的监测数据如图 5 所示。从图中可以看出， 在 4823 回采工作面运输巷沿空掘巷期间，巷道两帮的变形 量值不大， 15d 内的累积变形量值为 125mm， 此后巷 道两帮变形量趋于稳定。 到回采面回采之前， 小煤柱 的注浆已经结束， 浆液强度已经达到设计值， 小煤柱 帮由于受到注浆密实及骨架支承作用，小煤柱侧的 变形量值较小， 为 50mm。在实体煤帮， 回采面开采 推进初期就出现变形，随着回采工作面距离巷帮测 点的距离变小，围岩变形量加剧，直至回采面推进 60d （回采面推进至测点位置） ， 实体煤帮的变形量达 到 0.9m。表明， 采用锚杆以及注浆加固技术可以较 好的控制巷道围岩变形。 图 5巷道两帮变形量监测曲线 4.3巷道底板变形监测分析 4823 回采工作面运输巷掘进期间的底鼓量较 小， 随着 4823 回采工作面的推进， 同时由于巷道底板 是岩性较软的泥岩， 巷道底板变形量逐渐增加， 底板 的最大底鼓量达到 1.5m， 为了保证巷道的使用， 需要 不断的进行起底工作。 5 经济效益 在 19 煤层南Ⅰ辅助盘区 8102 工作面进行了 留 5m 的小煤柱的实践，预计回采结束后可多采约 20 万 t 煤，按目前售价算创收了 20 万300 元 /t6000 万元， 如该项技术在全区推广， 不仅可以提升 矿井的煤炭回采率， 增加矿井生产时间， 而且可以产 生良好的经济及社会效益。 6 结语 19 煤层南Ⅰ辅助盘区 8102 工作面运输巷采用 小煤柱沿空掘巷，通过模拟分析， 5m 煤柱护巷可以 保证回采巷道安全。 在巷道支护方面采用主动强力支 护与让压支护相结合的综合支护技术， 保证了巷道围 岩的稳定， 增加了煤炭资源利用率， 取得了较好的经 济效益。 参考文献 [1] 李登高,孟迪,段海涛.石壕矿 13261 工作面沿空掘巷实践 [J]中州煤炭,2011, （2） 70- 71,103. 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