沿空巷道小煤柱侧帮加强支护技术.pdf

环境工程 201902107 Chenmical Intermediate 当代化工研究 107 Chenmical Intermediate 当代化工研究 技术应用与研究 沿空巷道小煤柱侧帮加强支护技术 ＊沈冬生 （汾西矿业柳湾煤矿 山西 032303） 摘要沿空留巷技术可以有效的增加煤炭回采率，缓解矿井采掘接替紧张局面，在矿井开采中的应用不断增加。基于此，笔者对小煤柱 护巷沿空留巷围岩变形规律进行了分析，并研究了护巷煤柱宽度与巷道围岩变形关系，并以山西某矿为工程背景对沿空巷道小煤柱侧帮加 强支护技术进行了应用，结果表明，采用锚杆锚索W型钢的联合支护方式可以对小煤柱侧围岩变形进行有效控制。 关键词沿空巷道；小煤柱；联合支护 中图分类号T 文献标识码A Supporting Technology for Side Pillar of Small Pillar in Gob Side Entry Shen Dongsheng Fenxi Mining Liuwan Coal Mine, Shanxi, 032303 AbstractGob-side entry retaining technology can effectively increase the coal recovery rate, ease the tension of mining and excavation replacement, and its application in mine mining is increasing. Based on this, the author analyzes the deation law of surrounding rock of gob-side entry retaining with small coal pillar, and studies the relationship between the width of coal pillar and the deation of surrounding rock of gob-side entry retaining. Taking a mine in Shanxi Province as an engineering background, the reinforcement support technology of gob-side roadway with small coal pillar is applied. The results show that the combined support of bolt, anchor cable and W-shaped steel is adopted. The protection can effectively control the deation of surrounding rock of small pillar. Key wordsgob side entry；small coal pillar；combined support 沿空留巷技术可以有效的增加煤炭回采率，缓解矿井采 掘接替紧张局面，在煤矿开采中的应用不断增加。由于沿空 留巷受到回采工作面采动及采空区侧向应力综合作用，巷道 支护较为困难，制约了矿井沿空留巷推广应用。近些年来， 广大学者及研究人员对沿空留巷支护技术进行了大量研究， 取得了丰硕的成果，但是对于沿空巷道小煤柱侧帮加强支护 技术还有待加强，基于此，有必要对沿空留巷小煤柱的应力 分布规律及支护技术进行研究。 1.沿空留巷围岩变形规律分析 沿空留巷技术是在采空区旁采用小煤柱（或无煤柱） 形式留设一条巷道，具体巷道留设方式如图1所示。当回采 工作面推进后，沿空留巷一侧为已经回采的采空区，一侧为 未开采的实体煤，由于巷道一侧为采空区，巷道顶板会以一 定的角度向采空区侧倾斜，小煤柱往往会承受较大的支撑压 力，在应力重新分布的过程中，沿空留巷实体煤侧及小煤柱 侧边缘煤体受到压力作用，形成一定深度的塑性区，同时在 煤体采空区侧一定范围内形成应力降低区（范围一般在7m以 内），应力降低区为沿空留巷技术的实施创造了一定的有利 条件。图1沿空留巷留设形式。 （a）基本顶断裂位置位于煤壁之内（b）基本顶断裂位置位于煤壁之外 图1 沿空留巷留设形式 随着工作面回采工作的推进，工作面顶板支撑压力的 分布也发生动态变化，煤层顶板的约束条件由四向受力转化 为双向受力，顶板弯矩工作面两侧的煤体中发生转移，煤层 顶板发生断裂，当护巷煤柱受到的支撑应力大于煤体自身极 限抗压强度时，煤体发生破碎，应力向煤层深部发生转移。 2.护巷煤柱宽度与巷道围岩变形关系 护巷煤柱宽度与围岩变形有明显的关系，大量的研究结 果表明，随着护巷煤柱宽度的增加，巷道变形量首先增加， 其次降低，当护巷煤柱达到一定宽度时，巷道变形量几乎 不再增加。具体的护巷煤柱宽 度与围岩变形量关系如图2所 示。从图2中可以得知，巷道 变形随着护巷煤柱变化是呈现 单峰曲线关系，巷道位移随煤 柱宽度变化大致可分为三个部 分。留设小煤柱时，巷道的移 近量变化关系是位于A-B之间。 3.沿空留巷小煤柱护巷技术研究 护巷煤柱的留设宽度与巷道煤柱的支护形式有密切关 系，锚杆支护可以增加巷道周边围岩的强度，提高支护围岩 的内摩擦角，围岩采用锚固支护之后，巷道围岩的受力状态 由原先的双向受力或者单向受力变成三向受力，围岩的支持 能力得到较大提升。相关的研究也表明，采用小煤柱护巷 时，锚杆锚索锚网联合支护形式完全可以使得巷道围岩承 受到围岩应力。 1工程概况 某矿回采工作面采用大采高综采方式进行回采，煤层平 均厚度为3m，含2层夹矸，夹矸最大厚度为300mm，煤层平均 倾角为13，煤层的直接顶为砂质泥岩，厚度为2.2m，直接 底为厚度2m的泥岩，该工作面的平均埋藏深度为380m，紧邻 的一工作面已开采完毕，该工作面回风巷采用沿空留巷形式 进行布置，护巷煤柱的留设宽度为4m。 2巷道支护方式 图2 巷道周边移近量与护巷 煤柱宽度关系 环境工程 201902108 Chenmical Intermediate 当代化工研究 技术应用与研究 沿空留巷的支护采用高强度螺纹钢进行支护，巷道 的顶板及两帮的锚杆支护长度均为φ202400mm，间排距 为900mm1000mm，巷道的锚固长度为1400mm，预紧力为 25KN，巷道顶板中部设置锚索，锚索长度为8600mm，直接为 18.6mm，锚索的锚固长度不小于1500mm。在巷道顶板及两帮 中配合使用W型钢进行补强支护，采空区小煤柱的支护采用 A3圆形锚杆进行补强支护，间排距设置为1000mm1000mm。 3效果分析 对沿空小煤柱巷道的围岩变形情况进行了观测，结果 表明，在巷道掘进期间，巷道围岩一般在一周时间内可以趋 于稳定，在三周时间范围后，巷道顶版及两帮的位移量均不 超过0.03mm/d、0.08mm/d，巷道在掘进期间顶板的最大变形 量为35mm，两帮的最大移进量为80mm，表明巷道支护在掘进 期间是可行的。工作面回采期间，沿空留巷的围岩变形量增 加，顶板及巷道两帮的移进量有所增加，两帮的最大移进量 能在500mm，顶板的最大下沉量达到200mm。工作面超前应力 影响范围最大的范围是20～35m，尤其是巷道两帮，回采期 间工作面前方90m范围以外，回采工作面的超前支撑压力对 巷道变形几乎无影响。在超前压力影响范围较大的区域，通 过采用增加单体液压支柱的方式对巷道进行加强支护，单体支 柱布置后，巷道顶、底板的变形量得到有效控制，但是巷道两 帮的变形量确有所增加，但变形量均在安全范围之内。因此， 采用高强度锚杆支护，可以保证小煤柱沿空留巷的稳定性，确 保小煤柱沿空留巷在巷道掘进及工作回采期间的安全。 4.总结 沿空留巷护围岩的变形与护巷煤柱的宽度有较大关系， 小煤柱由于自身强度较低，受到采空区侧向应力及回采工作 面超前支撑压力作用下，煤体往往会发生较大的变形，采用 高强度锚杆支护，可以有效的降低小煤柱岩空留巷断面的变 形量，沿空留巷的效果考察也说明，高强度锚杆支护可以有 效的保证巷道掘进及工作面回采期间的安全。 【参考文献】 [1]李磊,柏建彪,王襄禹.综放沿空掘巷合理位置及控制技术 [J].煤炭学报,2012,37091564-1569. 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Through the analysis and analysis of working resistance of hydraulic support, advanced support pressure and stress distribution in coal pillar of roadway protection, the author hopes to provide some guidance for the follow-up mining of long working face. Key wordslarge mining height and long working face；working resistance；advanced support pressure 我国的煤炭储量十分丰富，在可以预见的一段时间内， 煤炭在我国能源结构中将始终占据主要位置。根据有关资 料，2016年我国煤炭消耗量约47亿吨，煤炭产业在我国取得 了长足发展。近些年来，随着采矿技术的不断前进，大采高 长工作面在越来越多的矿井中得到应用。为了减少护巷煤柱 数量，增加煤炭采收率，减少资源的浪费，回采工作面的斜 下转第109页 上接第107页