南陽煤業3205 工作面巷旁充填沿空留巷控制技術及應用

任玉濤

（山西高平科興南陽煤業有限公司，山西 高平 048400)

1 工程概況

山西高平科興南陽煤業有限公司3205 綜放工作面位于二采區中部，井下標高+803～+818 m，東部為采空區，西部為實體煤（3204 備用面），南部為物探異常區，北部為皮帶大巷和軌道大巷。設計3205 綜放工作面長190 m（凈），3205 皮帶順槽長度為1030 m，軌道順槽長度為980 m，工作面可推進長度為910 m。3205 工作面開采3 號煤層，煤層平均厚度5.31 m，傾角為0～3°，頂板為細砂巖、粉砂巖，基本頂厚6.11～8.73 m，底板為細砂巖、粉砂巖、泥巖，基本底厚7.36 m。

3205 工作面開采時，膠帶順槽進行沿空留巷，作為3204 工作面回風順槽使用，實現無煤柱開采。3205膠帶順槽采用充填柔模混凝土墻進行巷旁支護，為矩形斷面，寬6 m，高3.2 m，斷面積19.2 m2。如圖1。

圖1 3205 工作面布置圖

2 沿空留巷圍巖變形破壞情況分析

根據井下實地觀測可知，3205 工作面膠帶順槽圍巖變形主要如下：

（1）3205 工作面膠帶順槽要在回采過程中采用充填柔模混凝土墻進行巷旁支護的方式進行保留，巷道圍巖應力比較集中，巷道頂板及兩幫圍巖受力大，回采過程中膠帶順槽變形嚴重，頂底板變形量最大為1025 mm，兩幫變形量最大為930 mm。

（2）由于3205 工作面膠帶順槽矩形斷面為19.2 m2，為大斷面巷道，即使沿空留巷寬度為4 m，但從現場觀測可知，在巷道900 m 處最大頂板下沉量可達575 mm，頂板錨桿、錨索個別出現失效，在巷道920 m 處局部錨桿被拉斷，頂板局部有明顯的網兜現象。巷道底板底鼓量最大處在巷道中部，日變形速率可達35 mm/d，最大變形量可達450 mm。

（3）沿空留巷寬度為4 m，巷道寬度、斷面較大導致圍巖塑性區增大，留巷初期圍巖兩幫變形速率可達22 mm/d。

3 沿空留巷支護技術

3205 工作面沿空留巷支護斷面圖如圖2，對沿空留巷采用“巷內錨網索+巷旁充填柔模混凝土墻+單體柱”聯合支護技術[1-7]。 其中具體支護參數如下：

圖2 沿空留巷支護斷面圖（mm）

（1）頂板支護。頂板共布置7 根錨桿，規格為螺紋鋼錨桿Ф22-M24-2500 mm，間排距為700 mm×900 mm，靠近巷幫的頂板錨桿安設角度與垂線成25°（朝向巷外），中部5 根錨桿與頂板垂直。每根錨桿匹配1 支MS2360 和1 支MSZ2360 錨固劑。頂板布置5 根垂直巷道走向打設的錨索加強支護，錨索規格為Ф22-8300 mm，錨索間排距為900 mm×1800 mm，錨索預緊力≥300 kN，采用2500 mm 的16#槽鋼為托梁，鎖具與槽鋼托梁間墊片規格120 mm×150 mm×20 mm。每根錨索匹配1 支MS2360 和2 支MSZ2360 錨固劑。

（2）兩幫支護。兩幫各打設3 根錨桿，規格為螺紋鋼錨桿Ф22-M24-2500mm。錨桿間排距1100 mm×900 mm，幫上部錨桿與水平線成10°（仰角），其他2 根錨桿水平布置。錨桿托盤規格為150 mm×150 mm×10 mm 拱形托盤，托盤拱高不得小于36 mm。所有錨桿配套使用1010 尼龍阻尼墊圈及球型墊。

（3）巷旁支護。采用充填柔模混凝土墻體，柔性模板材料選為高強度長絲機織型纖維布。柔性模具規格為長×高×寬=4000 mm×3500 mm×1500 mm，充填率不低于95%，設有錨桿孔、灌注口。在混凝土支護墻體內預置錨桿，兩端配置托盤及螺母，錨桿規格Ф22 mm×1650 mm。柔模混凝土墻外側加單體柱，使用單體柱將外側柔模掛起，外側支設不少于4 根單體柱，單體柱柱距為40～60 cm，將柔模完全接頂，留巷后支護排距為1000 mm，單體支柱必須成一直線，偏差不超過100 mm，柱徑為100 mm 的液壓單體支柱初撐力≥90 kN（11.5 MPa），柱徑為110 mm 的液壓單體支柱初撐力≥140 kN（14.7 MPa）。保證單體柱和頂板接觸良好，方便柔模混凝土墻進行充填作業。

4 礦壓觀測

為檢查柔性混凝土墻寬1.5 m 和聯合支護后巷道圍巖變形量控制效果，在3205 工作面膠帶順槽內700 m、500 m、600 m 處各布置一個測點來監測留巷圍巖頂底板移近量和兩幫變形量。觀測周期為50 d，觀測頻率為2 d/次。觀測結果如圖3。

圖3 沿空留巷圍巖變形監測圖

由圖3（a）可知，3 個測點圍巖頂底板變形規律大致相同，在觀測前24 d 沿空留巷圍巖頂底板變形量增長速度明顯，在觀測24 d 后圍巖頂底板變形量開始趨于穩定，測點1、測點2 和測點3 監測的3205 工作面膠帶順槽頂底板移近量分別穩定在302 mm、276 mm 和262 mm。

由圖3（b）可知，3 個測點圍巖兩幫變形規律大致相同，在觀測前25 d，3205 工作面膠帶順槽圍巖兩幫移近量增長速度明顯，在觀測25 d 后圍巖兩幫移近量開始趨于穩定，測點1、測點2 和測點3監測的3205 工作面膠帶順槽兩幫移近量分別穩定在321 mm、304 mm 和282 mm。

監測結果表明，3205 工作面膠帶順槽采用巷旁充填柔模混凝土墻和聯合支護方案后巷道圍巖頂底板及兩幫變形量得到了有效控制。

5 結語

3205 工作面膠帶順槽采用巷旁充填1.5 m 柔模混凝土墻+單體柱+巷內錨網索聯合支護后，沿空留巷圍巖頂底板及兩幫變形量最大分別為302 mm和321 mm，分別為原變形量的29.5%和34.5%，能有效控制圍巖變形量，為礦井帶來了可觀的經濟效益，具有很高的推廣價值。