煤矿沿空留巷矿压显现及合理加固技术研究应用

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1、沿空留巷矿压显现及合理加固技术研究应用摘要：通过対集美煤矿C2405工作血充填开采条件下沿空留巷矿压显现规律及变形破坏特点的研究，提出巷内超前二次支护、巷旁充填体实时内部加固和巷旁充填体滞后外部加固，确定合理的支护工艺和支护时机，确保了沿空留巷的可靠性和适用性。关键词：沿空留巷；巷旁支护；巷内支护；支护时机沿空留巷技术是无煤柱开采技术的一大发展方向，它是在工作面后方维护采空区边缘巷道，即在工作面冋采过程屮，通过有效的巷旁支护和巷内支护技术，将木工作面的冋采巷道保留下来，作为邻近工作面的一条冋釆巷道使用。但随着工作面的推进，巷道受二次采动及顶板下沉影响，原有巷道支护形式难以

2、满足安全生产的要求，因此需要研究分析沿空巷道在冋采期间的矿压显现及变形破坏规律，以便通过合理的支护技术和支护吋机，达到控制巷道变形、改善巷道维护状况的口的。一、工程概况1、地质概况C2405充填工作而位于四釆区，西为C2401I作而（已釆），东为2401工作而（已釆），北为实体煤，南至F44断层；工作而标高・494〜・512.4m,地而标高+32.7m〜+35.8m；工作而地而位置位于老城北关以北，城厢乡以南，永城市解放路横跨工作而，地表冇邻路民房，其余为大量良111。工作而煤层厚度最大3.38m,最小2.13m,平均3.05m,煤岩类型以光亮型为主。直接顶主要为泥岩，平

3、均厚度4.07m,深灰色，含植物化石碎片，裂隙中淋滤冇黄铁矿膜；基本顶主要为砂质泥岩，平均厚度5.05m,深灰色，厚层块状，含植物化石碎片，局部砂质成分较高；直接底为泥岩，平均厚度1.51m,灰黑色，含大量炭质，植物化石碎片较多。2、巷道基本支护图1一次支护巷内基本支护是指掘进期间的一次支护，包括顶板支护和帮部支护。顶板采用锚网带支护，锚杆为①20X2200mm的高强锚杆，钢带为4200mm长W钢带，金属网为1000X2000mm型平焊网，锚杆间排距为750X800mm；煤柱侧帮部采用锚网梯支护，帮部锚杆选用①18X2200mm普通树脂锚杆，锚杆间排距为800X800mm

4、,矩形布置，从煤壁向外依次采用4000X1400mm的双抗网、1000X2000mm的平焊网、竖向钢筋梯（用①16mm的钢筋焊接而成）及150X150X8mm的铁托盘支护。3、充填留巷工艺C2405工作面采用走向长壁后退式采煤方法，一次采全高，采用充填法处理采空区，充填工艺为“超高水材料阻隔式充填”，该充填工艺通过将超高水材料浆液充入被隔离的半开放式采空区内，以提高充填量、减小空顶面积，控制顶板下沉。超高水充填材料主要由两种主料和两种外加剂组成，主料包括A料、B料，外加剂包括AA料、BB料。A料以铝土矿、石膏等独立炼制而成，B料由石膏、石灰等混磨成主料，AA料和BB料分别

5、起着复合超缓凝分散剂、复合速凝剂的作用。超高水材料A、B单浆液可持续数小时不凝固，混合后浆液可快速发生反应并凝结硕化，调整外加剂配方可改变凝结时间及材料性能等。根据充填工艺特点及充填材料性质，为节省设备及材料投入，避免过多的留巷工序，选用超高水材料同时作为巷旁充填材料和采空区充填材料。二、沿空留巷矿压显现随着工作面向前推进，液压支架不断前移，工作面顶板逐渐失去实体煤、充填液压支架的支撑，开始缩小与充填体间的原始空顶距离，充填体逐渐被压实并承受上覆岩层压力。由于采动影响和围岩应力的重新分布，沿空巷道内应力状态发生改变，伪顶或破碎直接顶冒落后，直接顶（基木顶）出现冋转下沉变形

6、，直至压实老塘内充填体。通过在沿空巷道内设置测点和离层仪，观测沿空巷道在冋采、留设期间的矿压显现规律,具体观测结果见图1。（a）顶底板移近量观测120（b）离层最观测图1留巷矿压观测1、留巷矿压显现特征1）起始沉降期工作面前方15〜18m处，受超前压力影响，煤层上覆岩层开始出现下沉运动，巷道掘进后达成的平衡状态遭到破坏，煤柱承受的顶板压力明显大于原岩应力，但顶板压力较为平缓、沉降速度很小，巷道整体变形量较小；工作面充填支架后方10m范围内，对着充填支架后尾梁对顶板支护作用的的脱离，充填体与顶板间原始空顶空间平缓的逐渐缩小，初期多为破碎伪顶或直接顶的局部垮落。2）强烈沉降期

7、工作面后方10〜30m处，顶板岩层出现剧烈下沉，下沉速度较大。充填体与顶板间原始空顶空间由外向里逐渐消失，堆积在充填体上方的垮落破碎肝石由松散状态逐渐压实，充填体承受的顶板来压逐渐増大。当来压剧烈，充填体凝结反应不完全、未达到可靠抗压强度时,充填体受压力作用易产生开裂、片帮等现象。3）沉降衰减期工作面后方30〜50m处，随着垮落破碎砰石的压实和充填体支撑力的不断增大，上覆岩层的沉降速度□益衰减，煤柱侧巷帮的承载力、充填体的承载力与支承压力逐渐趋于平衡状态；工作面后方60〜80m处，顶板下沉速度趋于平缓，但顶底板移近量逐渐接近最