沿空留巷围岩变形破坏影响因素分析及其稳定性控制.pdf

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1、2010年12月矿业安全与环保第37卷第6期沿空留巷围岩变形破坏影响因素分析及其稳定性控制李迎富，华心祝(安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南232001)摘要：从地质、技术两个方面归纳和分析影响沿空留巷围岩变形破坏因素，在此基础上，提出将沿空留巷的巷道支护看成是一项综合性的系统工程，巷内支护采用“分阶段联合支护”，巷旁高水材料充填，巷旁超前复合加固，合理确定巷道断面，适当地加快工作面推进速度等控制沿空留巷围岩变形破坏的建议。关键词：沿空留巷；围岩变形；分阶段联合支护；巷旁超前复合加固中图分类号：TD325文献

2、标志码：C文章编号：1008—4495(2010)06—0080—04沿空留巷技术能够较好地实现无煤柱护巷，能表l我国部分矿井使用沿空留巷的煤层倾角状况采用“Y”型通风方式，有效地解决高瓦斯工作面上隅角瓦斯积聚和超限的难题，但也存在一些技术难题，限制了该技术在我国的推广应用。笔者对影响沿空留巷围岩变形破坏的地质因素和技术因素进行总结和分析，并提出控制围岩变形的措施，为沿空留巷技术的应用提供借鉴。1地质因素系，煤层厚度越小，越有利于沿空留巷的维护。1．1煤层1．1．3煤层强度1．1．1煤层倾角沿空留巷一侧是具有一

3、定可缩量的弹塑性介质从我国目前的情况看l1(见表1)，多数矿井采的巷帮煤体，另一侧是巷旁支护。在顶板岩层活动用沿空留巷的煤层倾角均小于14。，部分矿井在早期，煤层强度大，有利于顶板岩层沿巷旁支护侧切25。～35。的煤层，甚至在急倾斜煤层中也采用了沿落，减小巷内支护阻力；在顶板岩层活动后期，巷帮空留巷，并取得了良好的效果。只要对支架倒滑及煤体不仅要承受很大的支承压力，而且会成为基本顶关键块的支承点。煤层强度越大，越利于减小巷窜矸等问题采取相应的技术措施，煤层倾角就不是帮煤体侧顶板下沉量。限制应用沿空留巷的主要因素

4、。1．2开采深度1．1．2煤层厚度随着采深增加，矿山压力加大，采动影响范围变沿空留巷的围岩变形，除了与煤帮的支承压力大，会增加沿空留巷围岩控制难度，主要表现在以下和直接顶的载荷有关外，还主要取决于裂隙带岩层几个方面：取得平衡之前的强烈沉降。在岩性一定的条件下，1)巷道煤帮侧塑性区范围较大，增加巷帮煤体裂隙带岩层的最终下沉量与煤层厚度呈正比例关的控制难度。2)巷道围岩破坏具有很强的冲击破坏性，围岩收稿日期：2010一o4—19；2010—06—27修订的动力响应具有突变性。由于巷旁支护要滞后工作基金项目：国家自然

5、科学基金资助项目(50774~1)面一段距离，巷旁支护的上部顶板一段时间内处于作者简介：李迎富(1979一)，男，安徽桐城人，讲师，主要无支护状态，在工作面采动影响下，巷道可能会突然从事采矿工程方面的教学与科研工作。坍塌。·80·2010年l2月矿业安全与环保第37卷第6期3)随着采深增加，工作面采动影响范围大，承1．5断层构造压水位高，水头压力大，采动影响造成渗流通道相对断层构造产生的构造应力对沿空留巷的围岩稳集中，使得含水量丰富的奥陶系岩溶水对巷道围岩定性的影响主要表现在3个方面：强度造成弱化。1)断层构造

6、等结构弱面控制了巷道围岩的抗4)巷道围岩变形具有非线性大变形和强流变拉强度、抗压强度、弹性模量、渗透系数等岩体物理特性，围岩比较破碎。在顶板岩层活动早期，不利于力学参数，使得围岩的自承能力迅速降低，造成沿空沿空留巷充分发挥围岩的自承能力；在顶板岩层活留巷的支护结构承受更大的矿山压力。因此，更容动后期，造成巷内支护和巷旁支护承受较大的顶板易引发巷道变形破坏。压力，不利于巷道维护。2)构造应力主要以水平应力为主，使得沿空留因此，随着开采深度增加，沿空留巷要求采取严巷的围岩水平应力增加。由于沿空留巷上覆岩层已格的技术

7、措施。经发生垮落、断裂和不同程度的弯曲下沉，在很大范1．3直接顶围内顶板岩层的水平应力已经得到释放，顶板受水沿空留巷基本顶回转下沉后由直接顶、巷旁支平构造的应力影响较小，但水平构造应力对底板的护、巷旁煤体及垮落矸石共同承担。根据沿空留巷稳定性有重要影响，使得没有支护的巷道底板成为围岩移动规律，一定厚度的直接顶断裂、碎胀有利于整个沿空留巷支护体系的最薄弱环节，巷道底板受基本顶回转触矸，形成稳定的“大结构”。压破坏，底鼓严重。直接顶强度不同时，沿空留巷顶板的垂直位移3)断层构造的切割破坏，使得矿井的水文地质和垂直应

8、力不同。直接顶强度越大，沿空留巷的顶条件复杂化，造成沿空留巷围岩的富水性增强，围岩板垂直位移和垂直应力越大，所需的巷旁切顶力也的物理力学参数进一步恶化，增加了沿空留巷的维较大。目前，坚硬难垮落的直接顶，应用沿空留巷的护难度。较少，除非采用水力压裂或深孔强制放顶等措施，但2技术因素会增加沿空留巷的费用。对于比较破碎、松软的直接顶，如果顶板暴露后2．1巷道断面不及时支护，或者支柱密度不足，