李刚
新矿集团内蒙能源长城二矿，内蒙古自治区鄂尔多斯市，016299
摘要：通过研究分析沿空留巷后巷道围岩变形的主要原因，提出了二次采动影响下，巷道加强支护措施。通过清卧底板煤体，使用喷射混凝土加固巷旁支护体，锚索梁支护下肩窝处顶板，采用钻孔卸压下帮实体煤等方式控制围岩变形，并取得良好效果。该支护方案也为沿空留巷二次采动下围岩支护技术提供了经验和参考对象。
关键词：沿空留巷；二次采动；钻孔卸压；锚索梁
引言
针对传统护柱开采技术存在的应力集中、资源浪费等问题，何满超提出了切顶短壁梁理论及配套技术，并首次在白角煤矿成功应用。近年来，顶切沿空留巷技术在我国许多矿区得到了试验推广。大量研究人员对切顶留巷施工过程中的矿压显现规律、留巷沿巷道走向的矿压分布及变形特征进行了研究和观测，掌握了第一留巷围岩的变形规律在矿井里[3-6]。支护巷道的最终目的是服务于下一采区，特别是在多采区的采区，支护巷道会受到两次动压的影响，因此对二次采区支护巷道的变化规律进行了研究
一、工作面简介
某矿1905工作面主采9层煤，煤层平均厚度3.6m，煤层平均倾角29°，工作面平均走向长度815m，平均倾斜长度244m。工作面采用走向长壁后退式采煤法，自然垮落法管理顶板，综采工艺。1905回风巷为沿空留巷，巷道埋深652m，留巷宽度3800mm，留巷高度3000mm。使用钢管混凝土墩柱作巷旁支护材料，钢管使用规格为准299mm×10mm×3600mm无缝钢管，内部充填C40混凝土。墩柱柱距1000mm，以3°～5°迎山角支设，墩柱顶端使用规格为450mm×400mm×300mm木块作为让压模块，控制顶板下沉量最大300mm。墩柱采空区侧使用钢筋网做挡矸，在钢筋网外侧采空区内使用矸石袋垒砌挡矸墙，墙宽1500mm，使用帆布封严防止向采空区漏风。为提高顶板支护强度，距离挡矸墙1m处顶板打设1排锚索梁，锚索梁使用11#工字钢加工，长度2400mm，锚索间距2000mm，锚索梁间距1000mm，沿煤层走向布置，锚索使用准17.8mm×6200mm钢绞线。留巷后，由于巷道顶板支护强度不足，巷道顶底板最大移近量达到1800mm，严重影响巷道使用。在1905工作面放面时对巷道重新卧底修复并加强顶板支护，修复后巷道宽度3200mm，高度3000mm。卧底后在上帮侧留设600mm宽平台用于固定墩柱，平台高1500mm，平台煤体采用双排准20mm×2000mm普通螺纹钢锚杆加强支护，外部使用喷射混凝土加固。
二、工作面应力状态分析
1905回风巷在留巷时，巷道顶板与下帮煤体共同形成悬臂梁结构，上帮采空区侧顶板垮落后，悬臂梁产生挠曲，顶板岩体板梁发生扭转下沉。在使用巷旁支护体后，巷旁支护体、下帮煤体、顶板岩梁形成简支梁结构，顶板下沉得到控制，巷道围岩应力主要集中显现在巷道下帮煤体及底板[1]。巷道底板为煤层，底板强度不足以支撑顶板通过煤帮传递的自重应力，造成底板煤体隆起形成强烈底鼓。按照“控顶先控底”的原则，巷道修复时将底板煤体全部清理露出坚硬砂岩底板，巷道底板变形得到有效控制，巷道压力显现主要表现在巷道下帮鼓帮及顶板下沉。工作面回采时，巷道超前支护主要支设在人行道内，实体煤平台上未特别支护。二次采动时，超前范围内巷道顶板下沉主要发生在下肩窝及实体煤平台上方。巷道上帮支护体受到顶板压力及采空区侧向应力影响，将压力传递到实体煤平台上，喷射混凝土及锚杆加固后平台强度超过顶板岩层强度。
巷道下帮煤体主要承受超前支承压力，煤体传递压力至底板，由于底板为致密坚硬白色砂岩，强度远超过煤体，因此巷道底板不发生变形，矿山压力从承载能力最弱处显现，表现为煤帮鼓帮，顶板下沉[2]。
三、围岩支护方案
沿空留巷上帮及底板强度较高，收敛变形小，巷道支护重点在顶板和下帮。针对顶板和下帮不同情况，采取不同的支护方式。
3.1顶板支护方案
顶板支护目的是控制顶板下沉，减弱顶板传递到煤帮的压力。超前支护长度增加至150m，使用双排单体配铰接顶梁支护顶板。工作面溜尾向外50m范围内支设3排单体。距离下帮0.5、1.5m处顶板沿巷道走向打设2排锚索梁，锚索梁间距1m。锚索梁使用2500mm长的11#工字钢，锚索间距2000mm，锚索使用准17.8mm×6200mm钢绞线，上帮侧实体煤平台上使用方木每10m打设木垛支护顶板。
3.2下帮支护方案
下帮主要采取钻孔卸压与帮部加强锚索的方式控制鼓帮。钻孔孔径准150mm，距巷道底板500mm处开始沿煤层倾向打设，钻孔深度按照3.5倍的采高计算，钻孔深度13m，钻孔间距1m。帮部锚索使用准17.8mm×6200mm钢绞线配锚索托盘在巷道下帮中部位置沿煤层倾向打设，锚索间距3m[3]。
沿空留巷二次采动期间支护效果分析工作面回采期间，在距离工作面100、110、120m这3处设置3个巷道表面位移观测站，通过观测工作面推采过程中，观测点巷道变形与工作面位置关系，得到位移曲线。
在工作面推采至距离测站75m处时开始产生收敛变形，在工作面推采至距离测站35～50m时巷道顶板下沉、下帮鼓帮开始变化明显，变形速率明显加快。巷道上帮在距离工作面20～35m处开始发生变形，在距离工作面5～25m处变形速度加快[4]。至工作面推采过测站，巷道顶板下沉量最大值为357mm，台阶处上方顶板发生弯折下沉，伴随有撕网现象。下帮鼓帮量最大值达到289mm，煤帮鼓帮，肩窝处发生顶板下沉。上帮移近量最大值达到162mm，帮部喷浆有开裂现象。巷道收敛变形率最大值达到22.3%，但仍然满足巷道使用要求[5]。
结语：
（1）钢管混凝土墩柱作为巷旁支护材料的沿空留巷技术，巷道变形主要表现为顶板下沉和底鼓，顶底板最大移近量值达到1800mm，需要巷道重新修复方可投入使用。（2）巷道修复时将底板煤层全部清出，把坚硬底板砂岩作为巷道底板，二次采动期间对巷道顶板采用双排锚索梁加强支护，下帮沿煤层打设锚索加强支护与钻孔卸压结合控制巷道变形，控制巷道变形取得良好效果。（3）沿空留巷超前支护长度不能少于150m，在溜尾向外50m内支设3排单体，可有效控制顶板下沉。
参考文献：
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[2]乔元栋,孟召平,朱帅,陈加更,刘磊磊,张宇.二次采动影响下区段煤柱破坏机制及围岩控制技术[J].煤炭科学技术,2020,48(06):71-77.
[3]申帅帅.采动影响巷道变形的研究及注浆时机的分析[J].机械管理开发,2020,35(05):154-156.
[4]詹平,郭鹏,高阳.基于蝶形理论的二次采动巷道补强支护技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2020(06):41-42.
[5]周银波,黄继磊,王思琪,赵周,许静心,陈亮.下伏被保护层双重采动影响下覆岩瓦斯富集规律[J].工矿自动化,2020,46(04):23-27+33.