中煤新集能源股份有限公司新集二矿 安徽 淮南 232101
摘要：随着煤炭回采速度的加快，造成工作面接替紧张，不可避免出现同一采区的工作面需要连续进行回采的现象，其巷道支护面临着本工作面和相邻采空区的双重影响，支护和维护难度增大，给工作面的掘进和回采带来了一定的难度，通过分析沿空巷道变形特征，并结合220112工作面机巷超前压力及巷道变形情况，有针对性的提出沿空巷道回采围岩治理模式，为类似条件下巷道的安全回采提供参考依据。
关键词：沿空巷道；变形特征；围岩治理；
1 概述
中煤新集能源股份有限公司新集二矿位于安徽省凤台县城西约12km处，淮南市毛集实验区花家湖境内，东西走向最长约6km，南北倾向最宽约5km，面积约22km2。矿井于1996年正式投产，矿井为高瓦斯突出、水文地质条件复杂矿井，新集二矿二叠系山西组下部的1煤和1上煤，煤质优良、发热量高，含三分之一焦煤，地质储量为1.12亿吨，占矿井总储量26%，-750m水平以浅可采储量为3400万吨，占二水平总储量的41.5%。1煤组地质赋存情况简单，煤层倾角8°～12°，1煤组分为1上煤和1煤，两层煤之间夹有平均厚度为1.1m厚的夹矸，采用分层开采方案，设计先回采1上煤，然后回采1煤，由于矿井生产接替需要，工作面需要连续进行开采，给巷道的掘进尤其是回采带来了一定的管理难度，增强了巷道维护工作量，本文通过对连续回采的巷道进行围岩控制分析和工程实践，提出沿空巷道围岩治理模式。
2 沿空巷道变形特征
沿空巷道一侧为未开采的实体煤，另一侧为采空区,本工作面回采时，动态的超前支承压力与采空区形成固定压力叠加，使应力集中程度大大提高。
综采沿空巷道破坏大多是全面型的，根据现场观测和实验室试验结果，可把沿空巷道破坏大致划分为三种类型：
（1) 顶帮破坏型
主要发生在巷道顶部和帮部，岩体中存在软弱结构或松软散体结构的条件下，结构面对块状岩体的失稳方式和规模起控制作用，围岩的失稳表现为被结构面切割成的块体的坠落或逐次发生的，巷道的最终形状也受结构面组合性的控制。
（2) 底臌破坏型
如果顶板和两帮煤体完整性较好，强度较大，而底板是强度低的松碎或薄层结构岩层，或是膨胀性软岩，那么巷道围岩破坏主要表现为底板的大量臌起，底臌是软岩巷道中非常普遍的矿压现象。
（3) 整体破坏型
当沿空巷道围岩岩性相差不大，尤其是围岩稳定实践不足时，巷道四周受压，周边松动圈很大，围岩呈整体破坏状态，顶板下沉和两帮收敛较大，底臌量相对也大，整体破坏是沿空巷道最重要的破坏形式。
3工程实践
3.1工作面概况
220112机巷位于-650m水平西翼2201采区，东起2201采区轨道上山，西距00勘探线最近55m，北距220116工作面（已回采完毕）平均7.0m；南部为1煤组未动用区；上距4-1煤层平均85.1m，下距太原组1灰14.2～19.2m，平均17.2m。机巷设计断面为矩形断面，巷道规格：宽×高为5000×３２00mm，采用锚网索支护方式，锚杆间排距为８00×８00mm，锚索间排距为２４00×２４00mm。
3.２数值模拟
为研究沿空巷道围岩应力的特殊性，采用FLAC3D软件模拟沿空巷道巷和实体巷道的超前支承压力分布和变形情况，选取工作面前方２５米处位移分布云图，分别如图1～2所示。
（a）实体巷道水平位移场分布 （ｂ）沿空巷道水平位移场分布
图2两种方案的水平位移场分布
通过上述数值模拟研究表明，与实体煤巷道相比，沿空巷道具有如下矿压显现特征：
沿空巷道在回采期间，顶板下沉量、帮部移近量、底臌量普遍比实体巷道的要大。实体煤巷道的顶板最大下沉量约为254.7mm，帮部最大移近量为约846.6mm；沿空巷道的顶板最大下沉量约为607.8mm，帮部最大移近量约为1258.8mm；实体巷道和沿空巷道的最大底臌量分别为588.0mm和772.8mm。沿空巷道的两帮移近量、顶板下沉量和底臌量在工作面回采期间都会大大增加，其中巷道两帮移近量和底臌量增加幅度较大。
４沿空巷道回采围岩治理模式
工作面回采时，超前支承压力与上区段采空区形成固定支承压力叠加，使应力集中系数较大。根据国内外学者对沿空掘巷上覆岩层老顶形成的侧向砌体梁结构研究，在掘巷过程中采用与实体巷道相同的支护形式，以往沿空巷道支护实践中发现，大部分采用锚网支护在掘巷期间能够保持巷道稳定，但在工作面回采期间，却出现了巷道断面收缩严重，风速超限，不得不进行扩帮修复，这不仅要投入大量的人力物力，而且影响了采煤生产连续性、矿井安全高效。因此，提出了变事后修复为超前加固支护理念。超前加固支护形式有以下三种：
（1）超前喷、注浆加固
工作面回采过程中，由于工作面超前支承压力和采空区固定支承压力叠加，使得沿空巷道围岩应力集中程度极高。在工作面超前支承压力影响范围外，进行喷、注浆加固，一般应超前工作面100m，进行喷、注浆加固。
（2）超前套棚加固
提前于本工作面开采一段时间，进行沿空巷道的套棚加固。
（3）分段超前加固措施
沿空巷道破坏都发生在本工作面回采时，表明超前支承压力过大是造成巷道破坏的主要原因，因此，两巷超前管理是维持巷道稳定的关键。综采工作面沿空巷道的特点，超前影响范围大，利用数值模拟方法研究沿空巷道超前应力分布特点，进行支承压力分区，一般可分为影响剧烈区、应力影响区、不受影响区。改变传统20m超前支护范围，而是根据支承压力的分区特征，制定与分区相适应的超前支护措施。在支承压力影响区采用双排单体加强支护，在支承压力剧烈影响区进行三排双柱单体加强支护。
5结论
1）综采沿空巷道的破坏大多是全面型的，主要包括顶板破坏型、底臌破坏型、整体破坏型三类。
2) 沿空巷道的集中应力远远大于实体煤巷道，沿空巷道在回采期间，顶板下沉量、帮部移近量、底臌量普遍比实体巷道的要大。
3）提出了变事后修复为超前加固支护理念，采用喷、注浆、套棚和分段超前加固措施。
参考文献
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论文作者:刘淑
论文发表刊物:《防护工程》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/27
标签：巷道论文; 工作面论文; 围岩论文; 超前论文; 顶板论文; 压力论文; 实体论文; 《防护工程》2017年第22期论文;