两硬薄煤层沿空留巷巷旁充填支护技术ZIP.pdf

第 ４２ 卷第 ４ 期煤 炭 科 学 技 术Ｖｏｌ􀆱 ４２ Ｎｏ􀆱 ４ ２０１４ 年４ 月Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｒ. ２０１４ 两硬薄煤层沿空留巷巷旁充填支护技术 周建峰ꎬ崔 巍 大同煤矿集团有限责任公司 矿井建设管理处ꎬ山西 大同 ０３７００３ 摘 要为了解决两硬薄煤层开采过程中半煤岩巷掘进量大的问题ꎬ实施沿空留巷巷旁充填支护技 术ꎮ 通过沿空留巷支护机理理论分析ꎬ确定了巷道加强支护的方案ꎬ开发出高效充填材料ꎬ对巷旁充 填体支护参数进行了优化设计ꎬ并简化了沿空留巷施工工艺ꎮ 实践结果表明该支护技术效果显著ꎬ 充填体能够密实接顶ꎬ接顶率不小于 ９５％ꎬ充填体初凝时间小于 ４０ ｍｉｎꎬ早期抗压强度可达到 ２ ＭＰａ 左右ꎬ具有一定可缩量ꎬ沿空留巷两帮和顶底板最大移近量分别控制在 １２３ 和 １１４ ｍｍ 以内ꎬ沿空留 巷巷旁充填支护效果达到了预期要求ꎮ 关键词两硬煤层ꎻ薄煤层ꎻ沿空留巷ꎻ巷旁充填ꎻ巷旁支护 中图分类号ＴＤ３５３ 文献标志码Ａ 文章编号０２５３－２３３６２０１４０４－００１９－０４ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｇｏｂ－ｓｉｄｅ Ｅｎｔｒｙ Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｒｏａｄｓｉｄｅ Ｆｉｌｌｉｎｇ Ｓｕｐｐｏｒｔ ｉｎ Ｈａｒｄ Ｒｏｏｆ ａｎｄ Ｈａｒｄ－ｔｈｉｎ Ｃｏａｌ Ｓｅａｍ ＺＨＯＵ Ｊｉａｎ￣ｆｅｎｇꎬＣＵＩ Ｗｅｉ Ｍｉｎｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ＯｆｆｉｃｅꎬＤａｔｏｎｇ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｌｔｄ􀆱 ꎬＤａｔｏｎｇ ０３７００３ꎬＣｈｉｎａ ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏａｌ－ｒｏｃｋ ｒｏａｄｗａｙ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｈａｒｄ ｒｏｏｆ ａｎｄ ｈａｒｄ－ ｔｈｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍꎬｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｇｏｂ－ｓｉｄｅ ｅｎｔｒｙ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｒｏａｄｓｉｄｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍꎬｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｔｈｅ ｒｏａｄｗａｙ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｐｒｏｊｅｃｔꎬｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓꎬｏｐｔｉ￣ ｍｉｚｅｄ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｒｏａｄｓｉｄｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｏｄｙ ａｎｄ ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ.Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅꎬｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｏｄｙ ｃｏｕｌｄ ｃｏｎｔａｃｔ ｔｏ ｔｈｅ ｒｏｏｆ ｔｉｇｈｔｌｙ ａｎｄ ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ ｒｏｏｆ ｒａｔｅ ｗａｓ ｎｏｔ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ９５％ꎬｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｏｄｙ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ４０ ｍｉｎｕｔｅｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｅａｒｌｙ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ａｒｏｕｎｄ ２ ＭＰａꎬｉｔ ａｌｓｏ ｈａｄ ｓｏｍｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ.Ｔｈｅ ｍａｘ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｉｄｅｗａｌｌｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗｉｔｈｉｎ １２３ ｍｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｏｆ－ｔｏ －ｆｌｏｏｒ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗｉｔｈｉｎ １１４ ｍｍꎬｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ａｎｔｉｃｉｐａｔｅｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｈａｒｄ ｒｏｏｆ ａｎｄ ｃｏａｌ ｓｅａｍꎻｔｈｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍꎻｇｏｂ－ｓｉｄｅ ｅｎｔｒｙ ｒｅｔａｉｎｉｎｇꎻｒｏａｄｓｉｄｅ ｆｉｌｌｉｎｇꎻｒｏａｄｓｉｄｅ ｓｕｐｐｏｒｔ 收稿日期２０１３－１２－２０ꎻ责任编辑曾康生 ＤＯＩ１０.１３１９９/ ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｓｔ.２０１４.０４.００６ 作者简介周建峰１９６７ꎬ男ꎬ山西怀仁人ꎬ高级工程师ꎮ Ｔｅｌ０３５２－７８６８０９７ꎬＥ－ｍａｉｌｔｙｇｗｍｙｄ＠ １６３.ｃｏｍ 引用格式周建峰ꎬ崔 巍.两硬薄煤层沿空留巷巷旁充填支护技术[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１４ꎬ４２４１９－２２ꎬ２６. ＺＨＯＵ Ｊｉａｎ￣ｆｅｎｇꎬＣＵＩ Ｗｅｉ.Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｇｏｂ－ｓｉｄｅ Ｅｎｔｒｙ Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｒｏａｄｓｉｄｅ Ｆｉｌｌｉｎｇ Ｓｕｐｐｏｒｔ ｉｎ Ｈａｒｄ Ｒｏｏｆ ａｎｄ Ｈａｒｄ－ｔｈｉｎ Ｃｏａｌ Ｓｅａｍ[Ｊ].Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１４ꎬ４２４１９－２２ꎬ２６. ０ 引 言 大同煤矿集团有限责任公司部分矿井所开采煤 层为侏罗纪煤层ꎬ为低灰、低硫、高挥发、高发热量的 优质动力煤ꎬ煤层具有“一平、两硬、多煤层” 的特 点ꎬ即煤层倾角小ꎬ属近水平煤层ꎬ煤层坚硬且煤层 顶底板一般也为坚硬的整体砂岩或砂砾岩ꎬ可采煤 层较多ꎬ间距较小ꎬ其中ꎬ“两硬”煤层是其最显著特 点ꎮ 经过多年的开采ꎬ原先赋存条件较好的煤层已 开采完毕ꎬ再加上周边小煤矿的“蚕食”破坏ꎬ储量 锐减ꎬ剩余储量绝大多数赋存为厚度在 １􀆱 ５ ｍ 以下 的较薄煤层ꎮ 沿空留巷巷旁充填支护技术是指随着 采煤工作面的推进ꎬ在上区段回采过后ꎬ通过巷旁充 填及加强支护的方法隔离采空区ꎬ将上区段工作面 运输巷保留下来作为下区段回采时的回风巷使用的 一种支护技术[１－３]ꎬ此支护技术自 ２０ 世纪 ５０ 年代 在我国开始使用以来ꎬ一直是我国煤炭开采的重要 技术发展方向ꎬ国内很多学者都对沿空留巷进行了 ９１ ２０１４ 年第 ４ 期煤 炭 科 学 技 术第 ４２ 卷 大量详实的研究[４－６]ꎮ 孙恒虎等[７]揭示了沿空留巷 围岩活动的前后期规律ꎻ张东升等[８]提出了充填带 宽度和充填材料抗压强度的具体要求ꎻ李化敏[９]分 析了沿空留巷顶板岩层运动的过程及其变形特征ꎬ 确定了沿空留巷巷旁充填体支护阻力的控制设计原 则ꎬ并建立了相应的支护阻力及合理压缩量数学模 型ꎻ漆泰岳等[１０]提出了使沿空留巷巷道保持稳定的 整体浇注充填体支护强度与变形的理论计算方法ꎬ 但是对于两硬薄煤层条件下的沿空留巷技术并没有 进行系统的研究ꎮ 基于此ꎬ笔者以大同煤矿集团地 煤公司姜家湾煤矿为研究对象ꎬ针对两硬薄煤层的 特点ꎬ对沿空留巷巷旁充填支护技术进行研究ꎬ以期 达到减少巷道掘进量、减少维护巷道的煤柱、提高矿 井生产效率和煤炭资源利用率的目的ꎮ １ 工程概况 姜家湾煤矿建成投产于 １９６４ 年ꎬ是一家具有 ４０ 多年开采历史的国有中型煤矿ꎬ矿井井田面积为 ８􀆱 ２７９ ９ ｋｍ２ꎬ设计生产能力为 ９０ 万 ｔ/ ａꎮ 截至 ２０１０ 年底ꎬ矿井工业储量为 ５ ４３０􀆱 ６ 万 ｔꎬ可采储量为 ２ ８４８􀆱 ６万 ｔꎬ其中１ ５２８􀆱 ５ 万 ｔ 储量的煤层厚度０􀆱 ８ １􀆱 １ ｍꎬ属难采煤层ꎮ 姜家湾煤矿 ７ －２ 号煤层 ３０２ 盘区 ８２１３ 工作面ꎬ 煤层平均厚度 １􀆱 １１ ｍꎬ煤层平均倾角 ９􀆱 ５ꎮ 煤层直 接顶为 ２􀆱 ６２ ｍ 的砂质泥岩与粉砂岩互层ꎬ砂质泥岩 浅灰色ꎬ致密ꎬ含植物化石碎屑ꎬ粉砂岩灰白色ꎻ基本 顶以细砂岩为主ꎬ细砂岩、粉砂岩、炭质泥岩等互层ꎬ 灰白色ꎬ以石英长石为主ꎬ少许暗色矿物ꎬ泥质胶结ꎬ 具有小错动构造ꎻ直接底为 ６􀆱 ５７ ｍ 的砂质泥岩与粉 砂岩互层ꎬ以砂质泥岩为主ꎬ岩性同直接顶ꎻ基本底 以细砂岩为主ꎬ炭质砂岩及粗砂岩互层ꎬ灰白色ꎬ以 石英长石为主ꎬ暗色矿物ꎬ少许云母片ꎬ泥质胶结ꎮ 工作面采用综合机械化回采工艺ꎬ工作面走向 长度 ６７４ ｍꎬ倾斜长度 ９６􀆱 ５ ｍꎬ面积 ６５ ９０３ ｍ２ꎬ工作 面巷道有 ２２１３ 机轨合一巷和 ５２１３ 回风巷ꎬ沿空留 巷在 ２２１３ 机轨合一巷进行ꎮ 工作面北部为实体煤ꎬ 南部为 ３２１ 运输巷、３２１ 轨道巷、５２１ 回风巷 ３ 条盘 区巷道ꎬ东部为 ２２１１ 巷ꎬ西部紧邻 Ｆ２断层ꎮ ２ 沿空留巷巷旁充填支护机理 “两硬”薄煤层条件下沿空留巷开采ꎬ顶板岩层 强度高、厚度大、整体性强、节理裂隙不发育ꎬ煤层开 采后顶板悬顶时间长、悬顶距大ꎮ 在顶板运动的早 期阶段ꎬ旋转下沉的基本顶岩梁并未与采空区冒落 矸石接触ꎬ此时的巷旁充填体将承受很大的顶板压 力ꎬ到顶板运动的后期阶段ꎬ随着基本顶岩梁与采空 区冒落矸石的接触ꎬ使得采空区冒落矸石带与巷旁 支护体一起支承上覆顶板压力ꎮ 同时ꎬ由于充填体 的可缩性小ꎬ若使巷旁充填体能有效支撑上覆顶板ꎬ 需要沿采空侧强制切断顶板ꎬ使基本顶岩梁回转下 沉量较少ꎬ要求巷旁充填体有较小压缩量即可ꎬ从而 减少巷旁充填体支护阻力ꎮ 在沿空留巷使用期间其顶板运动可分为前期运 动、过渡期运动和后期运动 ３ 个阶段[１１－１２]ꎮ 在顶板 前期运动和过渡期运动阶段ꎬ基本顶沿断裂线旋转 运动ꎬ此时巷旁充填体将承受较大的压力ꎬ为防止充 填体在基本顶岩块回转下沉中被破坏ꎬ充填体要具 有一定的可缩性ꎬ可缓解顶板压力ꎬ防止充填体受压 破碎ꎬ充分发挥围岩的自稳能力ꎻ在顶板后期运动阶 段ꎬ充填体应具有一定的抗压强度ꎬ维护充填体上方 顶板的完整ꎬ防止直接顶与基本顶之间出现离层ꎬ同 时还能切断采空区侧顶板ꎬ使冒落矸石充满采空区ꎬ 不仅能够减少上覆顶板的下沉空间ꎬ冒落矸石还能 支撑上覆顶板ꎬ降低充填体承受的支护阻力ꎮ 由此可见ꎬ在坚硬顶板条件下沿空留巷ꎬ顶板前 期运动阶段巷旁充填体抗压强度不必太高ꎬ但应该 具有一定的可缩性ꎬ用于缓解上覆顶板压力ꎬ对上覆 顶板起到了“让”压的作用ꎻ在顶板后期运动阶段巷 旁充填体应具有一定的抗压强度ꎬ用于抵抗直接顶 和部分基本顶重力ꎬ起到“抗”压的作用ꎮ 沿空留巷巷旁充填支护结构模型如图 １ 所示ꎮ 随着煤层的采出ꎬ直接顶发生规则或不规则的垮落ꎬ 与上覆基本顶发生离层ꎬ基本顶岩层发生回转、断裂 或弯曲下沉ꎬ最终形成由岩块 Ａ、岩块 Ｂ 与岩块 Ｃ 组成的铰接结构ꎮ 岩块 Ｂ 经沿采空侧强制切断顶 板后断裂ꎮ 上覆岩块稳定以后ꎬ沿空留巷位于岩块 Ｂ 下方ꎬ通过巷旁充填体与采空区隔离ꎮ 图 １ 沿空留巷巷旁充填支护结构模型 ３ 巷道加强支护方案 通过采用巷道加强支护ꎬ与巷旁支护共同提供 足够的初撑力与支护阻力ꎬ保证支护具有一定初撑 ０２ 周建峰等两硬薄煤层沿空留巷巷旁充填支护技术２０１４ 年第 ４ 期 力、增阻速度及较高的支护刚度ꎬ防止顶板离层ꎮ 考虑到巷道断面的尺寸、顶板厚度及施工条件ꎬ 确定使用锚杆－钢带－网组合的支护方式ꎬ支护参数 如下顶板和两帮均采用直径 １８ ｍｍ、长度 ２ ４００ ｍｍ 的全螺纹等强锚杆ꎬ并全部挂网ꎬ锚杆间排距为 ８５０ ｍｍ ８５０ ｍｍꎻ顶板锚索为直径 １７􀆱 ８ ｍｍ、长 ８０００ ｍｍ 的钢绞线锚索ꎬ锚索间排距为 １ ７００ ｍｍ ２ ５５０ ｍｍꎮ 顶板锚杆锚固力不小于 ８０ ｋＮꎬ帮锚杆 锚固力不小于 ６０ ｋＮꎬ锚索锚固力不小于 １２０ ｋＮꎬ顶 板和实体煤侧需加钢带并挂网ꎮ 巷道加强支护断面 如图 ２ 所示ꎮ 图 ２ 巷道加强支护断面 ４ 巷旁充填支护方案 ４􀆱 １ 充填材料 巷旁充填材料的选择直接决定着沿空留巷的成 败ꎬ用于巷旁充填的材料应具有支护强度高、速凝早 强、较大的可缩量、较高的残余强度、较好的密闭性、 来源广且成本低等特点ꎮ 常用充填材料的组份可以分为 ３ 大类惰性材 料、胶凝材料和改性材料[１３－１５]ꎮ 综合考虑姜家湾煤 矿实际情况ꎬ选择水泥作为胶凝材料ꎬ粉煤灰作为有 胶凝性能的活性混合材料ꎬ煤矸石、河砂作为惰性材 料ꎬ并加入了其他改性材料ꎮ 其中ꎬ水泥与惰性材料 最佳配比为 １ ∶ ４ꎬ惰性材料中河砂与石子最佳配比 为 ２ ∶ ３ꎬ早强剂占总量的 １􀆱 ２％ꎬ减水剂占总量的 １􀆱 ５％ꎮ 因此ꎬ巷旁充填材料现场施工配合比水、水 泥、粉煤灰、矸石粉、河砂、石子、早强剂、减水剂质量 分别为 １３４、１６４、４４、８５、２２７、３４０、２􀆱 ８、３􀆱 ２ ｋｇ/ ｔꎮ ４􀆱 ２ 充填体支护参数设计 采用沿空留巷方案ꎬ在工作面推进过周期来压 步距 Ｌｍａｘꎬ煤体上方部分应力得以释放后ꎬ再使巷旁 充填体承受压力ꎬ这就要求充填体的支护阻力可以 达到足以抵抗垮落直接顶的强度ꎮ 利用如下公式对 巷旁充填体支护阻力 Ｐ 进行计算ꎮ Ｐ ＝ ｋ[ｈＥγＥＬｍａｘ/２ ＋ ｈｚγｚｘ０＋ ｃ ＋ ｄ] 其中ｋ 为应力集中系数ꎬ取 ４ꎻｈＥ为基本顶厚 度ꎬ取 ８ ｍꎻγＥ为基本顶岩层容重ꎬ取 ２５ ｋＮ/ ｍ３ꎻＬｍａｘ 为周期来压步距ꎬ取 １６ ｍꎻｈｚ为直接顶厚度ꎬ取 ２􀆱 ９１ ｍꎻγｚ为直接顶岩层容重ꎬ取 ２５ ｋＮ/ ｍ３ꎻｘ０为煤体内 极限平衡区宽度ꎬ取２􀆱 １ ｍꎻｃ 为巷道宽度ꎬ取４􀆱 ２ ｍꎻ ｄ 为巷旁充填体宽度ꎬ分别取 １􀆱 ５、１􀆱 ８、２􀆱 ０、２􀆱 ３ 和 ２􀆱 ５ ｍ 进行计算ꎮ 根据充填体单轴抗压强度试验结果ꎬ确定巷旁 充填体宽度为 ２􀆱 ３ ｍ 时能较好地满足支护要求ꎮ 根 据现场实际经验ꎬ充填体抗压强度越大ꎬ充填体破坏 程度越小ꎬ顶板下沉量及两帮水平位移都越小ꎬ即沿 空留巷效果越好ꎬ但配置成本越高且工艺越复杂ꎬ综 合考虑确定充填体强度为 ２３ ＭＰａ 左右ꎬ能够满足 本工作面开采支承压力的影响ꎮ 利用充填墙支撑顶板ꎬ能够缓和上覆岩层旋转 下沉对巷旁支护的冲击ꎬ使直接顶切顶断裂线向采 空区深入ꎬ减轻采空区矸石对充填体的侧向冲击ꎬ保 持巷旁充填体的稳定性ꎻ提高早期支护强度ꎬ为安全 生产提供保障ꎬ同时充填墙可起到防漏风作用ꎬ并且 可提高后期对顶板支撑作用ꎮ ４􀆱 ３ 充填设备选型 由于 ２２１３ 机轨合一巷铺设有带式输送机等大 型设备ꎬ充填泵站不能布置其中ꎬ故将充填泵站布置 在轨道大巷中ꎬ充填管路布置在 ２２１３ 机轨合一巷 中ꎬ充填和运煤系统分开ꎮ 经计算选用 ＨＢＭＧ３０/ ２１－１１０Ｓ 混凝土充填泵ꎬ其电动机功率 １１０ ｋＷꎬ最 大出口压力 ２１ ＭＰａꎬ最大水平输送距离 １ ２００ ｍꎬ最 大排量 ３０ ｍ３/ ｈꎬ最大骨料尺寸不大于 ４０ ｍｍꎬ整机 质量 ５ １７０ ｋｇꎮ 充填管路敷设于巷道底板上ꎬ并固定牢固ꎬ选用 低阻尼耐磨无缝钢管ꎬ管道连接处采用耐压 １０ ＭＰａ 管道快速接头及“Ｏ”型橡胶圈密封ꎮ 图 ３ 充填模架支设 充填模架支设如图 ３ 所示ꎮ 工作面回采推进 时ꎬ紧跟工作面留巷侧端头支架ꎬ在待留巷充填区内 段安设单体支柱ꎬ并做挡矸处理ꎻ当支架后方待充填 １２ ２０１４ 年第 ４ 期煤 炭 科 学 技 术第 ４２ 卷 长度达到充填步距时ꎬ安装圆木点柱替换单体支柱ꎬ 排距 １ ０００ ｍｍ采空侧排距 ８００ ｍｍꎬ确保充填墙 体宽度不小于 ２ ３００ ｍｍꎮ 临时支护空间达到一次 充填长度 ３ ｍ 后ꎬ在木柱内侧钉装木板ꎬ除留下充填 口外ꎬ木板应自底板至顶板钉装严实ꎬ然后在木板内 铺设一层抗静电阻燃帆布或风筒布ꎬ防止充填材料 从木板缝隙外漏ꎮ ４􀆱 ４ 临时支护设计 在回采期间ꎬ超前工作面前方 ２５ ｍ、滞后工作 面 ２００ ｍ 范围内受采动影响的区域ꎬ采取单体液压 支柱的加强支护形式ꎬ保证顶板岩层整体协调变形ꎬ 防止顶板发生过大离层ꎮ 在工作面两侧巷道进行超前支护ꎬ超前支护从 工作面煤壁前方开始ꎬ采用 ＤＷ２８－２５０/１００Ｘ 型单 体液压支柱配合 ＨＤＪＡ－８００ 型铰接顶梁支护顶板ꎬ 支柱 ３ 排ꎬ柱距 １ ８００ ｍｍꎬ排距 １ ５００ ｍｍꎬ支护范围 为工作面煤壁前方 ２５ ｍꎮ 工作面两侧端头采用 ＺＺＴ４５００ 支撑掩护式支架支护ꎬ两侧端头架与巷帮 间空顶处采用 ＤＷ２８－２５０/１００Ｘ 型单体液压支柱加 铰接顶梁支护ꎬ柱距 ８００ ｍｍꎬ排距 １ ５００ ｍｍꎬ支护 至工作面煤壁前方 ５ ｍꎮ 从工作面端头支护后方开 始与端头单体支护相接ꎬ采用 ＤＷ２８－２５０/１００Ｘ 型单体液压支柱配合 ＨＤＪＡ－８００ 型铰接顶梁支护顶 板ꎬ支柱 ４ 排ꎬ柱距 １ ０００ ｍｍꎬ排距 １ ２００ ｍｍꎬ支护 范围为工作面煤壁后方 ２００ ｍꎮ ４􀆱 ５ 充填工艺 充填工艺流程锚索加固充填区域顶板→清理 碎石与遗煤→支模→搅拌输送→充填清洗→拆模ꎮ ５ 支护效果分析 在 ２２１３ 机轨合一巷沿空留巷期间ꎬ在沿空留巷 段距工作面分别为 ５０、１００ 和 １５０ ｍ 处各设 １ 个观 测站ꎬ记作 １、２、３ 号观测站ꎬ每个观测站设 １ 个观测 断面ꎬ分别设 １ 组顶底板移近量观测基点和 １ 组两 帮移近量观测基点ꎮ 当每个观测站距离采煤工作面 煤壁 ５０ ｍ 以外时ꎬ每 ２ 天观测 １ 次ꎬ当观测站距离 采煤工作面 ５０ ｍ 以内时ꎬ每天观测 １ 次ꎮ 巷道内 ３ 个观测站的巷道变形观测结果如图 ４ 所示ꎮ 图 ４ 至工作面不同距离沿空留巷围岩变形观测结果 由图 ４ 可知ꎬ在距工作面后方 ０２０ ｍ 内ꎬ巷道 围岩变形速度最快ꎬ变形量最大ꎬ两帮和顶底板最大 移近量分别为 ９２ 和 １０３ ｍｍꎬ这是由于受采动影响 较大ꎬ巷道围岩矿压显现较剧烈ꎻ在距工作面后方 ２０５０ ｍ 内ꎬ巷道围岩变形速度逐渐降低ꎬ变形量 缓慢增大ꎬ两帮和顶底板最大移近量分别为 １２３ 和 １１４ ｍｍꎬ这是由于随着工作面的继续推进ꎬ后方受 采动影响较小ꎬ围岩破坏趋于平缓ꎻ在距工作面后方 ５０ ｍ 以外ꎬ巷道围岩变形速度接近 ０ꎬ变形量不再增 大ꎬ巷道基本稳定ꎬ两帮和顶底板平均移近量分别为 １１８ 和 １０８ ｍｍꎬ这是由于随着早期充填体抗压强度 的迅速发展ꎬ充分发挥了巷旁支护的作用ꎬ有效地支 撑了巷道顶板ꎮ 由此可见ꎬ离煤壁越近巷道围岩变 形速度越快ꎬ变形量越大ꎬ随着工作面的推进ꎬ变形 速度趋于缓和ꎬ变形量达到最大值ꎬ当充填体的早期 抗压强度形成后ꎬ巷旁支护的作用显现ꎬ巷道趋于稳 定ꎬ不再发生新的变形ꎮ ６ 结 论 １提出了沿采空区侧强制切顶技术和坚硬顶 板沿空留巷支护机理ꎬ在顶板运动的前期和后期对 充填体的可压缩性和强度要求不同ꎮ ２采用锚杆－钢带－网组合的支护方式进行巷 道加强支护ꎬ巷旁充填支护以水泥、粉煤灰、煤矸石 和河砂等配合其他改性材料作为充填材料ꎬ有效提 高了沿空巷留的稳定性ꎬ通过实际观测ꎬ沿空留巷两 帮和顶底板最大移近量均较小ꎮ ３通过对两硬薄煤层沿空留巷支护技术的研 究ꎬ对类似条件下煤炭资源的开采具有借鉴意义ꎬ但 是针对坚硬顶板运动的特点ꎬ今后需对充填材料进 行深入开发ꎬ以提高充填体的早期强度和可压缩性ꎮ 下转第 ２６ 页 ２２