陈庆伟
山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司, 山西 高平 048400
摘要：我国绝大部分煤炭生产基地采用井工开采方式开发煤炭资源，其中保留煤柱的方法一直用于大部分采区平巷。本文对沿空留巷围岩控制关键技术进行分析，以供参考。
关键词：沿空留巷围岩；控制技术；研究
引言
随着煤炭开采技术的提高以及材料科学研究的深入，相对于保留煤柱开采，沿空留巷无煤柱开采方式具有很大优势，它在节约煤炭资源、提高煤炭开采效率、采区布置优化等方面显示出巨大优势，此外，沿空留巷无煤柱开采配合Y型通风，优化采区通风方式，可以解决工作面瓦斯问题。
1沿空留巷技术概述
沿空留巷技术指的是在矿井施工期间，在沿采空区域周边提前留下原巷道位置，待对采空区域施工完成后则借助周边区域回转到回采巷道位置，进而保证合理的对原有施工期间预先留下的安保煤柱开展回采工作，并且能够对之前施工的回采巷道进行支护工作，为后续工作的开展创建有利条件。在煤矿施工期间合理的采用沿空留巷技术，可以最大限度的回笼资源，同时对施工过程中的资源浪费进行管控。沿空留巷技术能够促进煤矿开采工作的发展，目前全球都在对此项技术进行研讨，以求能够进一步提升此项技术的发展。
2工程概况
某煤业4102综采工作面位于+849水平，埋藏深度为450～490m，工作面主采4#煤层，煤层厚度为1.62～2.88m，均厚2.5m，平均倾角6°，4#煤层顶底板情况见表1。4102工作面第一辅助进风巷采用沿空留巷技术方案。
3沿空留巷支护技术探讨
3.1支护技术的选择与分析
如今使用频率最高的支护措施有针对巷内的基本支护法和加强支护法，还有适用于外部的巷外支护法，鉴于支护措施自身的特点，在施工期间要依据实际的施工情况合理的选用支护技术，以保证沿空留巷施工的顺利进行。针对掘进度较大的沿空留巷而言，在选用巷内支护措施时应选用强度、刚度、延伸性都相对较高的锚杆与锚索，在巷道施工结束之后需要立即采取支护措施，同时需要给予支护结构适当的预应力，确保支护结构具有良好的抗变形能力，以此来确保巷道周围岩层的稳固性能。为了保证巷道内部基本支护质量，必须适当的加大巷道内部的支撑，以此来缓解顶板的下沉，并且还有利于顶板的切断，在对巷道进行支护措施过程中需要选用专用的液压支架。在采购巷道支护材料期间必须选用强度较高的膏体，而在对掘进深度较浅的巷道施工期间则不能选用此类材料。
3.2架后支护
在以液压支架为中心150米的区间内，因受采空区顶板下降影响造成沿空留巷顶板负荷加重，且因此范围内的顶板岩层比较疏松，夯实度偏低，在受到动压干扰的情况下，会向沿空留巷顶板施加较大的作用力。所以，在支架完工后必须对沿空留巷采取有效的支护措施，通常情况下回采用单体支柱或者工字钢棚的方法，同时要保证支柱间距为1.2米。此外，还需对巷道切顶卸压缝帮位置进行处理，此位置要有效的将单体液压支柱和挡杆支架结合起来。
4可伸缩U型钢支架的工作原理
在压力作用下，支架连接段的型钢固定在一起，支架吸收一定的能量，使其具有一定的预紧力。当可伸缩U型钢支架和围岩接触时，连接件和型钢产生摩擦阻力，型钢和型钢间产生摩擦，来阻止围岩的变形。在该过程，U型钢支架变短、曲率半径变小，产生附加应力，吸收一定的围岩应力，从而提高了支架的支护阻力。随着围岩的持续变形，支架的工作阻力持续增加，当支架承受能力小于围岩压力时，型钢将发生挠曲破坏，失去承载能力。
5支架壁后充填技术
壁后充填作用，当进行壁后充填后，由于浆液将围岩的孔洞进行充实，改善了围岩的结构，提高了围岩的残余强度，增加了支架和围岩的相互作用，减小了支架的非弹性变形，防止了泥质软岩的风化。
为了防止支架由于集中点载荷和偏心载荷发生的变形破坏，该技术具有重要作用:①壁后充填技术可以使支架—充填体—围岩形成叠合梁结构，视为统一承载体，具有较高的抗弯能力;②壁后充填技术提高了浅部围岩的刚度和残余强度，提高了受载后支护阻力，有利于支架的早期承载，有效防止了支架的倾斜失稳;③壁后充填技术降低了支架耳部的集中载荷，减弱了钢筋网拉力不均的现象，增加了钢筋网的抗弯能力;④改善了围岩—支架关系，降低了支架的截面异化程度，使围岩集中应力向均布应力转化。
6预充填区顶板加固技术
沿空留巷巷旁支护的主要构件为充填墙体，为了降低充填墙体的顶板压力和防止顶板的离层，应增加顶板岩体的整体性，可以对底板进行主动加固。施工小孔径预拉力锚索和“三高”锚杆来主动控制顶板;采用高初撑力可缩单体液压支柱进行巷内支护，分区域控制巷道顶板，控制顶板离层和裂隙的发育，保证巷道顶板的完整程度。
7沿空留巷围岩控制技术
7.1支护方案设计
基本支护，4102工作面第一辅助进风巷的断面为矩形，净宽×净高=4000mm×2600mm，巷道沿着煤层底板掘进，巷道内的基本支护为锚网索支护；顶板锚杆采用Φ20mm×2400mm螺纹钢锚杆，间排距为780mm×850mm，锚杆托盘为140mm×120mm×10mm的槽型托盘；锚索采用Φ17.8mm×7200mm的1×7股钢绞线，间排距为780mm×850mm；巷道帮部锚杆采用Φ18mm1800mm麻花锚杆，设置间排距为850mm×850mm。
7.2加强支护
在留巷期间为有效控制巷道围岩的变形量，在超前工作面30m及滞后工作面100m范围内采用“一梁三柱”进行临时支护，棚距为1000mm，π型钢梁长度为4000mm，单体支柱的型号为DW28～DW35。根据前文分析可知，巷道围岩控制的主要区域为充填墙体上方顶板岩层。因此，临时支护结束后，在构筑的混凝土墙两侧各打设1排锚索进行正式支护，在留巷侧距离混凝土墙0.59m的位置打设1排锚索，在落山侧距离混凝土墙1.6m的位置处打设1排锚索，锚索规格为：Φ21.6mm×7200mm，锚索预紧力要求不小于250kN，排距850mm。
8分析
沿空留巷期间巷道围岩的变形可大致分为三个阶段，第一阶段为监测点滞后工作面0～10m的范围，在该阶段巷道基本顶受到单体支柱、实体煤及前方煤体的支撑未出现破坏，此阶段围岩变形相对平缓，该阶段围岩的最大移近速率为10mm/d；第二阶段为监测点滞后工作面10～60m的范围，在该阶段巷道围岩的变形速度相对较大，其中两帮及顶底板的最大变形速率分别为18mm/d和22.8mm/d，该阶段顶底板和两帮移近量分别达到398mm和318mm；第三阶段为监测点滞后工作面60m后，此时巷道围岩基本稳定，此时巷道两帮及顶底板的变形速率均降低至0.3mm/d；在现有支护方式下沿空留巷围岩变形量满足巷道的安全使用要求。
结束语
目前随着矿业发展，矿井深度不断增加，对深部矿井控制技术提出了更高的要求，需要对控制理论和技术加大研究力度，在技术和方法上实现新的突破，同时在不断的应用实践中对技术进行完善和优化，在实际应用中应根据围岩的不同结构和性能，选择合理、科学的沿空留巷围岩控制技术。
参考文献
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