聯合支護技術在沿空留巷中實踐與應用

翟彥良

（山東能源新礦內蒙古能源有限公司長城三號礦業有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 工作面概況

1905S工作面為長城三礦首采區第一個工作面，該工作面位于首采區南翼，工作面走向長2100m，傾斜長平均為290m；傾角在13°～16°之間，平均傾角14.5°。厚度3.5m～4.5m，平均厚度4m,可采儲量326萬噸，賦存較穩定，結構較簡單，采用走向長壁后退式開采。采礦工藝為綜合機械化開采，一次采全高，全部垮落法管理頂板。回風巷從切眼開始采用沿空留巷技術控制頂板。

2 沿空留巷技術分析

為提高資源回收率，減少掘進巷道工程量，在1905S工作面回風巷采用沿空留巷技術。

（1）沿空留巷地質條件，1905S工作面回風巷埋深398.1m～494.2m，回風巷直接頂為深色灰巖，質較純，堅硬，少量裂隙發育，厚1.5m～2.3m，平均厚度1.7m，基本頂為粉砂巖，深灰色，粉砂質結構，塊狀、層狀構造，夾雜細砂巖薄層，局部含泥質，厚度6.2m。直接底主要為細砂巖，局部為粉砂巖，細砂巖呈灰色至灰白色，細粒結構，塊狀構造，較硬，整體性好，厚度3.5m。

（2）沿空留巷巷道支護概況，巷道沿礦層頂板掘進，巷道采用錨網帶支護，支護狀況較好，為梯形斷面，S凈=19.82㎡。巷道采用22×L2400mm等強螺紋鋼式樹脂錨桿，WD280/3型W鋼帶壓雙向拉伸塑料網。頂板錨桿間排距1200×1200mm；兩幫錨桿間排距1200×1200mm。上幫使用4頁單孔W護板，下幫使用3頁單孔W護板，上、下兩肩窩及巷道底板使用異形托盤。

（3）沿空留巷礦壓觀測，巷道頂板離層監測，頂板失穩往往造成冒頂事故，頂板的穩定性是各類巷道圍巖穩定性判定的核心，在錨網索支護巷道中更是如此。及時掌握巷道頂板在錨固范圍之內與錨固范圍之外的離層情況，同時還可為完善支護參數提供依據。錨索受力監測是錨索錨固力監測和錨索載荷監測。通過儀器監測錨索的受力情況，以及時了解錨索的工作狀態以及鋼絞線與恒阻器的相對位移量。單體支柱（或超后支架）受力及縮量監測，切頂成巷內單體支柱（或超后支架）的受力可間接反映巷道的穩定情況。當巷道穩定后，受力及壓縮量幾乎不再發生變化或在很小的范圍內波動。同時通過對單體（或超后支架）受力及壓縮量的監測可與錨索監測相互對應，為支護設計及巷道穩定性判斷提供參考。沿空側采空區頂板矸石垮落后形成巷幫，在礦山壓力的作用下逐漸壓實，在壓實的過程中巷幫側向壓力與巷旁支護相互作用。通過對巷幫側向壓力的監測，掌握巷幫側向壓力變化規律，為后續巷旁支護設計的優化提供依據。

3 沿空留巷方案

通過1905S工作面回風巷的圍巖特性和原巷道支護概況，巷道承載來自超前支撐壓力、傾向支撐壓力、頂板垮落載荷及上覆巖層壓力這幾個方面，工作面采用“切頂卸壓+恒阻大變形錨索支護”為主體的設計方案，通過預裂切縫爆破，在局部范圍切斷工作面頂板應力傳遞，減弱巷道頂板壓力，且預裂爆破能夠很好地保護巷道頂板完整性。利用恒阻大變形錨索進行補強加固，控制頂板下沉，使所留巷道圍巖能夠最大限度地發揮自身承載作用，減少巷道變形，保證留巷效果。

（1）超前支護區（工作面前方0m～30m）此段巷道位于工作面超前采動影響區，需要超前加強支護。結合工作面現有設備條件，超前工作面0m～30m采用單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁進行超前支護，單體支柱采用中懸支設。

（2）架后臨時支護區（架后0m～200m）此段巷道位于工作面滯后影響區，受動壓影響明顯，巷道頂板壓力較大。考慮到礦區實際情況，架后臨時支護采用“單體液壓支柱+鉸接頂梁+U型鋼+π型鋼+鋼筋網”的聯合支護形式。

靠近切縫側，由于工作面頂板的垮落會對巷道側頂板有一定的摩擦下墜作用，因此需要對頂板加強支護。為了防止采空區的矸石躥入巷道，同時需要擋矸支護。其中單體間排距1000mm×1000mm，分布于切頂側恒阻錨索里側，采用鉸接頂梁，沿走向布設。每隔1m布設一垂直走向π型梁棚。

（3）成巷穩定區（架后200m之后）此段巷道受采動影響很小，頂板下沉量及單體支柱的壓力變化很小，可認為該區域已趨于穩定狀態，可將臨時支護單體撤掉，保留U型鋼進行擋矸，并保留每5米一組一梁二柱補強支護。

4 施工工藝

采用恒阻錨索+切頂卸壓+U型鋼+鋼筋網+噴漿聯合支護的留巷施工工藝。

（1）錨索施工：采用恒阻大變形錨索加固巷道，并在切縫側沿著巷道走向添加W鋼帶提高整體支護性能，根據現場實際試驗采用注漿錨索替換切頂眼處恒阻大變形錨索進行支護，增加錨索支護效果。

（2）頂板預裂鉆孔及預裂爆破施工：在工作面回采前，在保證切眼位置前≥20m進行恒阻大變形錨索加固下，對切眼位置進行爆破預裂切縫，以保證切眼附近頂板跨落較完全，形成較可靠的新幫部。

（3）擋矸支護：工作面每推進0.5m，平行支架進行擋矸支護，相鄰U型鋼棚腿使用連桿連接。待U型鋼梁及擋矸網安設完成后，按照間距1.2m支設π型鋼，π型鋼按“一梁三柱”打設單體支柱，單體支柱間距1600mm、2200mm；保證單體活柱可縮量大于200mm。在靠近采空區側從頂板掛設金屬菱形網、擋風簾，外側擋設金屬骨架網，金屬菱形網、擋風簾及金屬骨架網用木仨及U型棚將其緊固；單U型鋼頂板加木楔，做到穿頂入底，防止支柱及U型鋼滑動。為防止漏風現象發生，采取在鋼筋網與U型鋼之間鋪設風筒布，高度接頂接底，上下各超出30cm，超出部分分別固定到頂底板，并進行有效封閉。風筒布搭縫處寬度30cm，固定后亦進行封閉處理。

（4）噴漿：待頂板垮落并穩定后，對垮落不充分的地方進行填充，整理巷道形狀滿足使用要求，進行噴漿工作，保證巷道穩定。

5 應用情況與效果

通過實施恒阻錨索+切頂卸壓+U型鋼+鋼筋網+噴漿聯合支護的留巷施工工藝，使巷道成功留巷1300米，經濟與社會效益顯著。提高了資源回收率，減少了巷道掘進量，緩解工作面接替時間，節約施工成本。

6 結語

沿空留巷是提高資源回收率有效技術，必須重視研究沿空留巷圍巖變形及支護措施，根據采高、直接頂與圍巖性質等達到設計要求，采用科學合理的支護措施，使直接頂下沉不離層，壓力釋放而穩定，保障沿空留巷安全生產。