沿空留巷技术应用研究

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1、沿空留巷技术应用研究：结合某煤矿12209瓦斯尾巷的地质特征和围岩特性，基于沿空巷道受力特征、变形机理、影响因素分析和研究，认为沿空巷道受采动影响后，复合层状顶板较破碎，易产生离层、回转、滑落和失稳破坏。现场试验了锚X索注支护技术，试验结果表明，采用锚注支护技术的效果较理想，经济效益好。　　关键词：沿空留巷；尾巷；锚注支护；破碎顶板　　：TD26：B：1009-916（2011）014（C）-0221-02　　　　引言：某矿为新建的现代化矿井，设计生产原煤300万t/a，井田内地质条件复杂，给采掘带来了极大的影响。工作面12209尾巷约为2000m，主要岩层为灰黑色泥岩、灰白色细砂岩

2、及砂岩泥岩，煤岩层整体呈单斜构造，倾向南东，平均倾角1—10°。顶板压力较大，顶板破碎，滚帮现象较严重，给支护带来一定的困难。瓦斯尾巷属于沿空留巷，沿空巷道围岩处于非对称应力状态，易使层状顶板产生横向错动变形。经调查、分析表明，沿空巷道顶板的变形主要是由于非对称的水平应力和老顶回转产生的剪切力引起的，破坏主要是扭曲变形和顶角压应力集中引起的。本文采用有利于形成刚性顶板或形成承压拱高强度锚杆支护[1]，结合能有效降低顶角和底角应力集中的预应力锚索，以及提高破碎围岩整体承载能力的注浆联合支护方式，以修复困难条件下的瓦斯尾巷，保证该矿生产正常接续。　　一、沿空巷道变形特征　　（一）沿空巷道

3、层状顶板的变形分析　　1、老顶岩块的回转导致岩层沿层理发生横向错动，同时造成沿空侧煤壁的压缩。　　2、由于老顶岩块回转对沿空煤壁的压缩作用，巷道顶板下沉量沿顶板径向逐渐增大，在沿空煤壁侧达到最大值。　　3、巷道直接顶岩层错动是由老顶回转引起的，因此岩层错动首先是从顶板内部开始的，错动位移随岩层与顶板表面的距离的增加而增大[2]。但是由于老顶回转对直接顶的影响较为复杂，造成直接顶各岩层间的相对错动变形变化较大，与顶板表面距离无明显的变化关系。　　（二）沿空巷道变形特征及影响因素　　通过诸多沿空巷道的现场观测发现，主要有以下变形和破坏特征：顶板下沉，离层现象严重；底角和顶角出现明显内挤收

4、敛；底板出现明显底鼓；部分锚杆托盘受力过大，被拉转反向；经常听到顶板有沉闷的岩层断裂声。　　老顶及直接顶岩层的破断位置、煤柱尺寸、煤柱力学性质等对顶板的错动变形及下沉量均有影响，参数的确定应根据巷道围岩的力学性质、几何特性、开采厚度、层理面的力学性质、破断岩块长度以及采空区充填状况等因素，同时要考虑巷道围岩变形的非对称特征。　　当岩层较坚硬且层间错动力较强，层间错动时锚杆被剪断。此时锚杆失去效应，锚固结构完全失效，巷道顶板的整体性完全破坏，锚固体由原来的组合梁变为叠合梁，顶板岩层的抗拉、抗弯能力大幅度减小。围岩极不稳定，容易造成顶板事故。出现破坏失稳现象的主要原因是：对巷道应力估计不

5、足，支护参数选择不合理；部分支护构件选择不合理；没有加强对关键部位的支护和对底鼓的控制。　　二、支护对策设计　　12209尾巷属于层状复合破碎顶板，受到采动影响后，具有冒落、错动、失稳危险，对于这种顶板很有必要采用锚X索注联合支护[3]，并加强控制底鼓。所以，本巷道采用高强锚杆中空注浆锚杆锚索注浆材料金属X的支护方式。　　煤层和软岩采动巷道的可锚性差是造成锚杆锚固力低和失效的重要原因。利用锚杆兼做注浆管，实现“锚注一体化”是解决这一难题的一条新的途径。对于节理裂隙发育的煤层和岩体，注浆可改变围岩的松散结构，提高粘结力和内摩擦角，为锚杆提供可靠的着力基础，使锚杆对松碎围岩的锚固作用得以

6、发挥。因此，采取锚杆与注浆结合的方法，可以提高锚固效果。　　（一）支护参数　　1、高强锚杆：顶板Φ=20mm，L=2400mm；两帮Φ=20mm，L=2000mm；树脂药卷（K2335）长度L=350mm；两帮锚固力大于80kN，顶板锚固力不低于100kN；间距为800mm；锚杆托盘尺寸150mm×150mm，厚度不小于10mm。　　2、中空注浆锚杆：规格Pa，螺纹方向左旋，齿高115mm，螺距1217mm，长度215mm。　　3、金属X：采用Ф6mm钢筋焊接，规格为1500mm×800mm，X孔50mm×50mm，压茬100mm。　　4、锚索：Φ=15mm，L=6000mm，锚固力

7、不低于150kN。　　12209尾巷支护断面见图1。　　　　　　图112209尾巷支护断面图　　（二）注浆材料　　注浆材料种类很多，有水泥浆材、超细水泥浆、硅酸盐浆材、高水材料、改性环氧树脂浆材、学浆材、水泥水玻璃浆材等。水泥水玻璃浆材具取材广、价格低廉、可单双液注浆和凝结时间可性强等优点，能适应巷道围岩浅部注浆和深部注的要求。在该注浆材料中，以水泥为注浆主料，玻璃作为速凝剂，调节浆液凝结时间。为掌握浆凝结时间及凝结后的强度，采用普通425号水泥模数3