迎回采留窄煤柱沿空掘巷支護實踐

徐嚴軍，孟海東

（內蒙古科技大學礦業工程學院，內蒙古 包頭014010）

迎回采留窄煤柱沿空掘巷支護實踐

徐嚴軍，孟海東

（內蒙古科技大學礦業工程學院，內蒙古 包頭014010）

沿空掘巷相比傳統的留厚煤柱巷道掘進，因其可以提高煤礦采區回采率，避開上區段采空區側向支撐壓力而越來越受到工程技術人員重視。因I010902綜采工作面回采后，老頂跨落，老頂一端由實體煤支撐，一端由采空區跨落矸石支撐，留窄煤柱沿空掘巷正是在這種老頂大結構的支撐保護下，進行巷道掘進。掘進巷道圍巖應力較低，在采取了合理的錨網索聯合支護后，巷道能滿足I010903綜采回采時通風與行人要求。

窄煤柱；沿空掘巷；巷道；綜采工作面

1 沿空掘巷概述

沿空掘巷相比傳統的留厚煤柱巷道掘進，因其可以提高煤礦采區回采率，避開上區段采空區側向支撐壓力而越來越受到工程技術人員重視。近年來隨著我國支護技術改革，高預應力錨桿、錨索在巷道支護中的使用，沿空掘巷在我國煤礦采區回采巷道掘進中已應用越來越廣泛。棋盤井煤礦I010903回風順槽布置在I010902綜采工作面膠運順槽采空區側，與膠運順槽間隔5m。I010902工作面回采后，老頂跨落，老頂一端由實體煤支撐，一端由采空區跨落矸石支撐，留窄煤柱沿空掘巷正是在這種老頂大結構的支撐保護下進行巷道掘進。因老頂大結構的支撐保護作用，掘進巷道圍巖應力低，在采取了合理的錨網索聯合支護后，巷道能滿足I010903綜采回采時通風與行人要求。

2 生產地質條件

現棋盤井煤礦主要回采9號煤， I010903回風順槽巷道沿煤層頂板布置。煤層老頂巖性中、粗粒砂巖，厚1.4-6.12m，中厚層狀，較堅硬。煤層直接頂為泥巖，厚1.36-10.86m，裂隙發育，含少量完整植物化石，半堅硬。煤層直接底為砂質泥巖，1.75-2.31m，有裂隙，巖層破碎。

3 窄煤柱寬度確定和沿空巷道支護參數

根據Ⅰ010903回風順槽的實際生產地質條件，綜合采用FLΑC3D數值模擬和同一礦區相鄰煤礦工程類比計算方法，最終確定Ⅰ010903回風順槽沿空掘巷窄煤柱的寬度為5m。

Ⅰ010903回風順槽沿空巷道分為綜采工作面超前外實體煤掘進段（ΑB段）和留5m窄煤柱沿空掘進（BC段），如圖1所示。實體煤掘進巷道從巷道開掘至報廢需受本巷道掘進影響、Ⅰ010902工作面采動影響、Ⅰ010903工作面采動影響；沿空掘巷段在Ⅰ010902工作面回采推進后掘進，經歷本順槽掘巷影響、Ⅰ010902工作面側向支撐壓力影響、Ⅰ010903工作面采動影響。迎采動面沿空掘巷要經歷Ⅰ010902工作面全過程動壓影響，巷道變形劇烈，維護困難。

根據I010903回風順槽巷道地質條件，采用動態系統設計方法設計支護參數。類比本礦其他巷道中的支護參數，提出支護參數上必須安全可靠，材料選擇上通用、方便，經濟上支護合理、降低支護成本。

4 沿空巷道維護狀況

沿空巷道ΑB段在迎采期間，Ⅰ010903工作面回風順槽先后經歷Ⅰ010902工作面超前支承應力和側向支撐應力的影響，但巷道頂板仍較完整，變形量控制在允許范圍內。巷道變形有如下規律：

（1）在上區段Ⅰ010902工作面不斷回采過程中，Ⅰ010903回風順槽頂底板變形以底鼓為主，底鼓量在0.5米左右，對生產基本沒影響。兩幫移近量中5m窄煤柱鼓幫量大于實體煤側鼓幫量，兩幫鼓幫量都在可控范圍內，巷道的頂底板移近量普遍大于兩幫移近量。

（2）Ⅰ010903回風順槽在Ⅰ010902回采工作面后方采空區時的變形量明顯大于超前影響時的變形量，約占總變形量的70%，說明Ⅰ010902回采工作面后方上覆巖層活動對Ⅰ010903回風順槽的影響要大于Ⅰ010902工作面回采引起的超前支撐壓力的影響。

（3）Ⅰ010903工作面正常回采過程中，Ⅰ010903回風順槽在變化劇烈的超前工作面30m范圍內，巷道平均高度為2.5m，平均寬度為4.5m，出現底鼓現象，但5m的窄煤柱仍較穩定，未出現大面積片幫以及錨桿失效等現象，適當起底后能夠滿足回風和行人等服務要求。

5 經濟效益及應用分析

I010903回風順槽沿空掘巷依據棋盤井煤礦巷道生產地質資料，采用理論分析、數值計算、現場試驗等方法研究了本地區煤巷圍巖穩定性、煤巷圍巖穩定機理與控制技術，最終確定窄煤柱的寬度和沿空巷道的支護參數，使保護煤柱寬度由原來的20m煤柱減少至5m，無論是從礦井采區回采率提高，還是避開壓力峰值，減少井巷維護費用，都產生巨大的經濟、技術價值。實踐證明，本項沿空掘巷技術在本地區煤炭開采中值得推廣使用。

［1］楊建輝，蔡美峰.不穩定條件下煤巷錨、網、索梁支護實踐［J］.煤炭科學技術，2001（08）.

［2］高偉.傾斜煤柱穩定性的彈塑性分析［J］.力學與實踐，2001，23（02）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.030