摘要：回采工作面巷道布置有多种方式，包括单巷、双巷及多巷布置方式。以12205 采煤工作面辅运顺槽为工程背景，运用现场实测的方法，以围岩变形量和围岩应力为指标，直接衡量沿空留巷巷道的变形规律，并在采煤过程中对留巷巷道进行了不同方式的加固支护。研究表明：12205 辅运顺槽围岩变形受工作面采动影响主要为滞后影响，其中围岩变形剧烈影响区为工作面采后30～220 m 区段；不同区段、不同围岩条件、不同加固方法，巷道围岩变形差异均较大；在工作面采动支承压力影响前主动加固留巷巷道顶板，能大幅降低巷道围岩变形量。
关键词：留巷；围岩变形；应力；加固支护
在我国煤矿开采进程中，随着采煤工作面出煤量的大幅增加及瓦斯涌出量的增多，为缓减采煤工作面运输、通风压力，双巷和多巷布置已逐渐成为目前我国大产量煤矿回采巷道的主要布置方式。多巷留巷的布置方式是既为本工作面回采服务，也为下一工作面服务。这就需要留巷巷道的支护技术和服务期限必须能够满足2 个工作面回采要求。留巷不仅受到本工作面超前与后方支承压力的作用，而且受到下一个工作面超前支承压力影响。
一、掘巷期间支护方案
12205 辅运顺槽拟采取安全掘进、采前加固、采后维护，分步治理方法控制巷道围岩变形，保证巷道安全使用。掘巷期间12205 辅运顺槽顶板采用4.8 m 长的W5 型钢带，10# 菱形金属网和7 根规格覬22 mm×2 500 mm 螺纹钢锚杆支护，顶板锚杆间排距730 mm×800 mm，顶板锚索采用“3-0”居中布置，锚索规格覬17.8 mm×7 300 mm；巷帮采用H 型梯子梁，10# 菱形金属网和根规格覬20 mm×2 500 mm 螺纹钢锚杆支护，巷帮锚杆间排距750 mm×800 mm。在12205 工作面回采初期过程中，工作面采动对12205 辅运顺槽影响也不明显。为了进行不同支护条件下巷道支护效果试验，在工作面回采初期过程中，巷道加固仅采用打木点柱加固，局部区域配合木垛加固。木点柱使用直径不小于300 mm 的松木，沿巷中施工1 排，间距800 mm；木垛使用规格为长×宽×高=1.5 m×0.2 m×0.2 m的枕木搭设，间距5 m，呈“品”字型布置。
二、12205 辅运顺槽围岩变形特征
1、掘进期间矿压显现特征。12205 辅运顺槽采用锚索加锚杆支护。掘巷期间，巷道两帮移近量为10-20 mm，顶底板移近量为10-30 mm，顶板没有离层，顶板锚索载荷变化值为15-30 kN，顶板锚杆载荷变化值为0-25 kN，巷帮锚杆载荷变化值为0-20 kN。说明该巷道掘巷期间矿压显现不明显，巷道总体支护状况良好。
2、回采过程中矿压显现特征
（1）围岩位移量分析。沿空留巷作为特殊的回采巷道，受上覆岩层活动全过程影响，围岩变形破坏范围较大，要想控制好此类巷道变形，必须使巷道支护适应顶板运动规律。为研究方便，将老顶及其上部载荷岩层垮落后形成的平衡结构，称之为沿空留巷上覆岩体大结构。该结构下位支承体的稳定性与该结构本身的稳定性密切相关，“大结构”稳定性对沿空留巷围岩变形的影响很大。
12205 辅运顺槽共设置了巷道围岩表面位移测点。为了掌握不同区段巷道围岩的变形状况，分别选取距切眼128 m 的6# 测点、距切眼470 m 的13# 测点、距切眼620 m 的20# 测点及距切眼990 m 的24# 测点的数据作为巷道围岩表面位移分析指标，不同测点位置巷道围岩变形量与工作面距离关系，在动压影响条件下，巷道围岩变形具有如下特点：①不同区段、不同围岩条件、不同加固方法，巷道围岩变形差异均较大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如距切眼550-875 m 顶板含煤线区段，由于采动影响前仅采用点柱和木垛加固，虽然后期采用锚索补强，但该区段巷道围岩变形最严重，在动压影响期间内，该区段巷道顶底板移近量一般为790-950 mm，两帮移近量一般为380-450 mm；距切眼300 m 以内砂质泥岩顶板区段，虽然采动影响前也仅采用点柱和木垛加固，但在工作面回采初期，由于巷道“端面效应”作用的存在，工作面回采初期对辅运顺槽影响不明显。因此切眼里段巷道围岩变形相对较小，在动压影响期间内，该区段巷道顶底板累计移近量一般为300-350 mm，两帮累计移近量一般为120-150 mm。②在工作面采动支承压力影响前主动加固巷道顶板，能大幅降低巷道围岩变形量。如距切眼550-1000 m 区段，顶板均含有煤线，其中距切眼900m 以里区段，在工作面采动支承压力影响前仅采用点柱和木垛被动加固；而距切眼900m 以外区段，在工作面采动支承压影响前已采用规格覬21.6mm×8 300mm 锚索配合槽钢梁对顶板进行了主动加固。所以距切眼900m 以外区段巷道围岩变形量大幅降低，顶底板累计移近量一般只有420-450 mm，两帮累计移近量一般也只有200-215 mm，比受采动影响后才采用锚索加固的距切眼550-875 m 顶板同样含煤线区段，巷道围岩变形量平均降低约50%。③12205 辅运顺槽围岩变形受工作面采动影响主要为滞后影响，其中围岩变形剧烈影响区为工作面采后30-220 m 区段，之后巷道围岩变形减缓。当工作面采后约550m，巷道围岩变形就基本趋于相对稳定状态。
（2）围岩应力分析。在12205 辅运顺槽距切眼1175 m 联巷位置共计设置了煤体应力测点，密闭墙打好后，靠右帮的煤体应力测点均完好，靠左帮只有10#、13# 及14# 3 个煤体应力测点完好，其余测点损坏。各测点煤体应力随工作面推进距离变化情况，不同阶段煤体应力沿工作面侧向分布变化，由矿中煤层工作面回采后围岩应力分布具有如下特点：①工作面采动超前支承压力影响范围为采前25 m，采前侧向影响范围15 m。由煤体应力随工作面推进距离变化情况可以看出，当工作面距煤体应力测站25 m 位置之前，各测点的围岩应力值基本上没有变化，而当工作面距煤体应力测站25 m 位置时，1#、3#、4#、5#、6# 及7# 测点煤体应力值均出现显著增加，2# 测点煤体应力略有下降，8# 测点煤体应力值不变。②工作面采过测点245-300 m 时，侧向动载应力集中程度最大，联巷左右帮最大动载应力集中系数分别达到5.1 和2.1。从煤体应力随时间及工作面推进距离变化情况可以看出，当工作面推进1423 m 时，联巷靠收作线帮13# 测点煤体应力增幅45 MPa，应力集中系数达5.1，其后煤体应力出现下降，当工作面推进1472 m时，联巷靠切眼帮6# 测点煤体应力增幅18.3 MPa，应力集中系数达2.1，其后煤体应力出现下降。③在采场上覆岩层还未达到稳定状态前，工作面侧向各测点煤体应力随着工作面推进出现波段性起伏，当工作面上覆岩层趋于稳定后，侧向支承压力峰值区距运顺边缘距离为10-15 m，侧向支承压力最大峰值位置距运顺边缘距离为12.5m，最大应力变化值为15.1MPa，应力集中系数为1.7。在巷道掘进需要通过陷落柱时，须根据陷落柱的影响范围，确定采用掘进绕开陷落柱或采用架棚支护，并喷射混凝土封闭。如果顶板破碎出现大面积冒落，需在掘进迎头采用超前预注浆的方法先加固顶板，然后加强临时支护，并采用短掘短支的方法掘进和及时喷射混凝土封闭的方法施工。
结论
对矿不同区段、不同围岩条件、不同加固方法，巷道围岩变形差异均较大；在工作面采动支承压力影响前主动加固辅运顺槽顶板能大幅降低巷道围岩变形量；12205 辅运顺槽围岩变形受工作面采动影响主要为滞后影响，其中围岩变形剧烈影响区为工作面采后30-220 m 区段，之后巷道围岩变形减缓；当工作面采后约550 m，巷道围岩变形就基本趋于相对稳定状态。
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论文作者:申健
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
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