克昭留小煤柱沿空掘进巷道支护技术

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1、深部矿井沿空掘进巷道支护技术探讨克昭淮北矿业集团公司桃园煤矿，安徽宿州，234116摘要：针对桃园煤矿深井高应力小煤柱沿空巷道Ⅱ1025风巷围岩特征，设计了“锚、网、带+锚索”联合支护形式，通过现场实践，分析出围岩变形规律和支护的技术难点，掌握了该条件下巷道围岩的变形规律。通过井下实践表明，支护方案有效的控制了巷道围岩的变形，满足了生产需要，解决了支护难题，为类似巷道提供了成功的施工经验。关键词：小煤柱动压巷道沿空掘进变形规律锚杆支护在动压区留小煤柱沿空掘进可以有效的缓解煤矿接替紧张问题、提高资源回收率。而小煤柱沿空掘巷采用架棚支护时巷道失稳变形严重、后期二次维修量大、处理时间长等突出

2、问题又制约了沿空掘进优势的发挥。因此，有必要对小煤柱动压沿空掘进巷道围岩变形规律和控制技术进行研究。一、工程概况桃园煤矿Ⅱ1025工作面位于Ⅱ2采区南翼，上部为Ⅱ1023工作面采空区，该工作面于2011年3月中旬回采结束。由于采掘紧张，2011年5月Ⅱ1025工作面风巷开始掘进，此时Ⅱ1023工作面采空区围岩尚未稳定。Ⅱ1025风巷走向长约800m,沿空掘巷段580m，与Ⅱ1023机巷之间净煤柱4m，巷道跟煤层顶板施工，标高为-617.2～-636.6m，平均煤厚为3.0m，平均煤层倾角为26°，老顶为4.4m厚的砂岩,灰色、细粒、斜层理、分选差，层理面含大量碳质；直接顶为4.26m厚

3、的泥岩，深灰色、块状，含大量植物化石碎片，中部夹薄层炭质泥岩。直接底为0.52m厚的炭质泥岩，深灰色、层状、含大量碳质；老底为2.54m厚的粉砂岩，深灰色、块状，局部含大量植物化石碎片（附图1：Ⅱ1025工作面综合柱状图）。图1Ⅱ1025工作面综合柱状图二、Ⅱ1025风巷支护设计在顶板稳定的情况下，采用“锚、网、带+锚索”联合支护；在三岔门等交岔点施工时，顶部施工锚索梁加密以加强支护。风巷为斜梯形断面，规格：净宽×净高（中高）=4000×2800mm，顶部与两帮均采用GM22/2400-490型锚杆，锚杆间排距为800×800mm，每孔用两卷Z2550型树脂锚固剂锚固；锚杆要求与巷道轮

4、廓线垂直，最小角度不得小于75°；锚杆托盘紧贴岩面、不得松动；锚杆丝外露长度10～40mm；顶锚杆初锚扭矩不小于300N.m，锚固力不小于80KN；帮锚杆初锚扭矩不小于200N.m，锚固力不小于60KN。金属网为采用直径6mm钢筋焊至的自连式网片，网格100×100mm，规格为2500×900mm或1700×900mm。钢筋网之间连接牢固。钢带型号GDM200/4.0，长度与巷道断面相匹配，间排距800×800mm。锚索型号为YMS17.8/8.0-1860，用1卷K2550型树脂锚固剂配合3卷Z2550型树脂锚固剂锚固，锚索每3.2m施工一排，每排两根，均匀布置在巷道中心线两侧各10

5、00mm的位置，锚索托板用钢板制作，尺寸分别为300×300×10mm，每根锚索各使用一块。三、矿压监测结果分析为了验证巷道支护方案的有效性，在Ⅱ1025风巷内采用“十字”布点法、对巷道变形状况进行监测，其监测结果如图所示：图2Ⅱ1025风巷巷道收敛变化分析此组监测断面变形曲线可知：由图2可看出Ⅱ1025风巷掘进与回采229天期间巷道收敛变化，图中前92天为巷道受掘进影响期，随后逐步进入回采影响阶段。掘进影响期两帮变形最大累计达290mm，当工作面回采至测点越近时，巷道变形比较明显，两帮最大累计变形量达520mm。原因分析:1、Ⅱ1025风巷掘进与Ⅱ1023工作面停采的时间间隔过短。Ⅱ

6、1023工作面里段停采时间长，残余支承压力作用已经处于稳定期，工作面外段停采时间相对较短，残余支承压力仍处于未稳定期。从现场可以明显看出，风巷外段的变形量较大，里段的变形量较小。2、由于该地区部分存在厚1.5～4m厚的泥岩顶，采用2.4m的高强锚杆起不到有效的悬吊作用，原设计每3.2m施工一根锚索不足以悬吊起整个顶板，出现顶板和锚杆整体下沉，后锚索加密，改为每3.2m两根锚索后，顶板下沉、断裂得到显著控制。3、底板未进行治理，导致底板成为薄弱点，应力在此释放，造成底鼓。四、处理办法探讨1、合理确定小煤柱宽度。采用理论计算与实践经验相结合的方法，确定小煤柱的最佳宽度，将巷道布置在应力降低

7、区内。2、适当加密锚索。利用锚索及时将下部围岩悬吊与稳定的基岩中，形成整体，控制顶板下沉。3、底板施工泄压带。在保证轨道顺畅的基础上，底板不再保持同一水平，而是有意的施工出一条沟槽，作为围岩压力的释放点。4、交叉点及破碎带处注浆。利用注浆加固交岔点处的破碎围岩，提高围岩的自身承载能力，改善围岩的结构，形成整体，为锚杆锚固提供了更好的生根基础。五、沿空掘巷围岩变形规律分析通过现场实践和理论分析研究，得出围岩变形破坏的类型主要有以下几种：1、小煤柱