深部沿空留巷礦壓顯現規律研究

摘 要：本文針對朱集煤礦1111（1）工作面軌道順槽沿空留巷工程特點，布置了測站對巷道頂底板、兩幫移近量和充填墻體變形量進行持續觀測，通過數據整理分析，總結了深部沿空留巷的礦壓顯現規律。

關鍵詞：深部；沿空留巷；礦壓顯現

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.079

1 工程概況

朱集礦1111（1）工作面是主采11-2煤，煤層平均厚度1.26m，沿11-2煤頂板回采高度為1.8m，工作面標高自-877.6～-907.0m，地面標高+23.5m，平均開采深度910m，為實現Y型通風系統，軌道順槽采用沿空留巷。

軌道順槽沿11-2煤層頂板掘進，寬×高=4.8m×2.8m。煤層直接頂板為泥巖，厚度0.79～34.80m，平均9.87m；老頂為細砂巖，厚度0.78～6.55m，平均3.67m。直接底為泥巖、砂質泥巖及11-1煤，厚1.3～16.4m，平均厚10.5m；老底為0.8～2.3m平均厚度1.5m的砂巖。

掘進期間，巷道支護參數如下：頂板施工7根Ф22-M24-2800mm錨桿，間排距750×800mm，采用2支Z2360型藥卷加長錨固；并布置“4-4”形式Ф21.8-6300mm錨索，排距800mm，采用3支K2360型藥卷加長錨固。幫部施工5根Ф22-M24-2000mm錨索，間排距650×800mm，錨固方式與頂部相同。

工作面回采前，在形式為“4”的空缺處補打Φ21.8×6300mm錨索進行加固；非回采側巷幫采用兩道走向錨索梁加固，每3排布置1套錨索梁，分別距底板800mm、1500m，錨索規格為Φ21.8×5200mm。

回采時軌道順槽采用半原位留巷，充填墻體尺寸及位置如圖1所示。

2 沿空留巷礦壓觀測分析

為研究沿空留巷礦壓顯現規律，回采前在距離開切眼78m處布置了巷道表面收斂測站，對巷道頂底板、兩幫移近量和充填墻體變形量進行持續觀測，所得數據整理如下：

2.1 留巷前礦壓顯現

由圖中數據可知，在沿空留巷之前，在工作面前方78～60m之間巷道圍巖的位移量較小，巷道兩幫移近50mm，頂底板移近68mm，可歸結為超前支承壓力微弱受影響區；在工作面前方60～40m區間范圍內，巷道兩幫及頂底變形逐漸增大，并且變形趨勢明顯增大，巷道兩幫移近75mm，頂底板移近量達到147mm，可歸結為超前支承壓力影響增強區；在工作面前方0～40區間范圍內，巷道圍巖變形量呈指數增長，變形速度顯著增大，表明此范圍內受工作面超前支撐壓力影響顯著，可歸結為超前支承壓力劇烈影響區。當工作面回采至測站時，巷道兩幫移近513mm，頂底板移近970mm，其中底鼓高達695mm。頂底板移近量是兩幫移近量2倍。

現場觀測發現，在工作面超前支承壓力影響階段，雖然巷道表面變形較大，但頂板完整性較好，巷道支護方式及參數合理，有效控制了頂部及兩幫的變形，為留巷的成功打下了基礎。

2.2 留巷階段礦壓顯現

工作面后方20m以內，厚層直接頂垮落，上覆巖體產生旋轉、下沉和破壞是頂板下沉的主要原因。工作面后方9m左右時巷道圍巖變形速度達到峰值，主要是非回采側煤幫的變形。

工作面后方20～130m范圍，巷道頂板下沉呈現波動性。此時頂板以旋轉下沉為主，下沉速度相對平緩。這是因為隨著工作面的推進，采空區范圍加大，冒落矸石在覆巖重力作用下逐漸壓實，老頂在巷道上方形成的三角塊結構也隨之緩慢下沉，導致煤壁甚至直接定產生損傷，支承壓力隨著裂隙發育向深部延伸，進而引發留巷上方頂板平移下沉。

工作面后方130m以外，隨著頂板下沉逐漸增加，充填墻體承載性能得到提升，垮落的碎矸逐漸壓實，巷道圍巖的應力場趨于穩定。然而，由于巷道處于深井高地壓條件下，在進入穩定區以后，巷道圍巖仍會有波動變型變形，表現出了明顯的流變效應。

此外，留巷幫部變形主要來自實體煤幫，至工作面后方190m處變形量為432mm，煤幫整體形態較好，趨于穩定。充填墻體未發生大的移動變形，至留巷220m墻體向巷道內移近僅20mm。

3 沿空留巷效果評價

由上述分析可知，留巷階段巷道圍巖的變形特征大體上可歸結為2個階段：第一階段為直接頂垮落和老頂漸次冒落波動變形區，第二階段為圍巖變形穩定期。

據長期礦壓觀測的結果表明，在留巷1000m范圍內斷面尺寸基本保持3.5m×2.0m，有效通風斷面保證在6m2以上。充填墻體完好未發生明顯裂隙、旋轉等破壞現象，未向巷道里明顯移近；采空區頂板跨落及時，留巷厚層泥巖頂板完好平整，無明顯旋轉現象；非回采側煤幫未出現大范圍下滑、擠出等變形并穩定；對底板未做加固處理進行讓壓，底鼓現象明顯，通過臥底可以保證快速充填和高效推采。留巷效果達到預期結果。

4 結語

沿空留巷是系統工程，在掘進期間就應考慮留巷及復用期間的礦壓影響，盡量加大支護強度，并在采前采取合理的補強措施。針對朱集礦1111（1）軌道順槽沿空留巷的礦壓觀測表明，工作面前方支承壓力的影響可分為微弱受影響區、影響增強區和劇烈影響區；留巷階段巷道圍巖的變形特征可分為直接頂垮落和老頂漸次冒落波動變形區、圍巖變形穩定期兩個階段。

參考文獻：

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作者簡介：孫軍（1970-），男，安徽淮南人，本科，副總工程師，中共黨員，從事煤礦開采與巖層控制工作。