迎回采留窄煤柱沿空掘巷支护实践

徐严军，孟海东

（内蒙古科技大学矿业工程学院，内蒙古 包头014010）

迎回采留窄煤柱沿空掘巷支护实践

徐严军，孟海东

（内蒙古科技大学矿业工程学院，内蒙古 包头014010）

沿空掘巷相比传统的留厚煤柱巷道掘进，因其可以提高煤矿采区回采率，避开上区段采空区侧向支撑压力而越来越受到工程技术人员重视。因I010902综采工作面回采后，老顶跨落，老顶一端由实体煤支撑，一端由采空区跨落矸石支撑，留窄煤柱沿空掘巷正是在这种老顶大结构的支撑保护下，进行巷道掘进。掘进巷道围岩应力较低，在采取了合理的锚网索联合支护后，巷道能满足I010903综采回采时通风与行人要求。

窄煤柱；沿空掘巷；巷道；综采工作面

1 沿空掘巷概述

沿空掘巷相比传统的留厚煤柱巷道掘进，因其可以提高煤矿采区回采率，避开上区段采空区侧向支撑压力而越来越受到工程技术人员重视。近年来随着我国支护技术改革，高预应力锚杆、锚索在巷道支护中的使用，沿空掘巷在我国煤矿采区回采巷道掘进中已应用越来越广泛。棋盘井煤矿I010903回风顺槽布置在I010902综采工作面胶运顺槽采空区侧，与胶运顺槽间隔5m。I010902工作面回采后，老顶跨落，老顶一端由实体煤支撑，一端由采空区跨落矸石支撑，留窄煤柱沿空掘巷正是在这种老顶大结构的支撑保护下进行巷道掘进。因老顶大结构的支撑保护作用，掘进巷道围岩应力低，在采取了合理的锚网索联合支护后，巷道能满足I010903综采回采时通风与行人要求。

2 生产地质条件

现棋盘井煤矿主要回采9号煤， I010903回风顺槽巷道沿煤层顶板布置。煤层老顶岩性中、粗粒砂岩，厚1.4-6.12m，中厚层状，较坚硬。煤层直接顶为泥岩，厚1.36-10.86m，裂隙发育，含少量完整植物化石，半坚硬。煤层直接底为砂质泥岩，1.75-2.31m，有裂隙，岩层破碎。

3 窄煤柱宽度确定和沿空巷道支护参数

根据Ⅰ010903回风顺槽的实际生产地质条件，综合采用FLΑC3D数值模拟和同一矿区相邻煤矿工程类比计算方法，最终确定Ⅰ010903回风顺槽沿空掘巷窄煤柱的宽度为5m。

Ⅰ010903回风顺槽沿空巷道分为综采工作面超前外实体煤掘进段（ΑB段）和留5m窄煤柱沿空掘进（BC段），如图1所示。实体煤掘进巷道从巷道开掘至报废需受本巷道掘进影响、Ⅰ010902工作面采动影响、Ⅰ010903工作面采动影响；沿空掘巷段在Ⅰ010902工作面回采推进后掘进，经历本顺槽掘巷影响、Ⅰ010902工作面侧向支撑压力影响、Ⅰ010903工作面采动影响。迎采动面沿空掘巷要经历Ⅰ010902工作面全过程动压影响，巷道变形剧烈，维护困难。

根据I010903回风顺槽巷道地质条件，采用动态系统设计方法设计支护参数。类比本矿其他巷道中的支护参数，提出支护参数上必须安全可靠，材料选择上通用、方便，经济上支护合理、降低支护成本。

4 沿空巷道维护状况

沿空巷道ΑB段在迎采期间，Ⅰ010903工作面回风顺槽先后经历Ⅰ010902工作面超前支承应力和侧向支撑应力的影响，但巷道顶板仍较完整，变形量控制在允许范围内。巷道变形有如下规律：

（1）在上区段Ⅰ010902工作面不断回采过程中，Ⅰ010903回风顺槽顶底板变形以底鼓为主，底鼓量在0.5米左右，对生产基本没影响。两帮移近量中5m窄煤柱鼓帮量大于实体煤侧鼓帮量，两帮鼓帮量都在可控范围内，巷道的顶底板移近量普遍大于两帮移近量。

（2）Ⅰ010903回风顺槽在Ⅰ010902回采工作面后方采空区时的变形量明显大于超前影响时的变形量，约占总变形量的70%，说明Ⅰ010902回采工作面后方上覆岩层活动对Ⅰ010903回风顺槽的影响要大于Ⅰ010902工作面回采引起的超前支撑压力的影响。

（3）Ⅰ010903工作面正常回采过程中，Ⅰ010903回风顺槽在变化剧烈的超前工作面30m范围内，巷道平均高度为2.5m，平均宽度为4.5m，出现底鼓现象，但5m的窄煤柱仍较稳定，未出现大面积片帮以及锚杆失效等现象，适当起底后能够满足回风和行人等服务要求。

5 经济效益及应用分析

I010903回风顺槽沿空掘巷依据棋盘井煤矿巷道生产地质资料，采用理论分析、数值计算、现场试验等方法研究了本地区煤巷围岩稳定性、煤巷围岩稳定机理与控制技术，最终确定窄煤柱的宽度和沿空巷道的支护参数，使保护煤柱宽度由原来的20m煤柱减少至5m，无论是从矿井采区回采率提高，还是避开压力峰值，减少井巷维护费用，都产生巨大的经济、技术价值。实践证明，本项沿空掘巷技术在本地区煤炭开采中值得推广使用。

［1］杨建辉，蔡美峰.不稳定条件下煤巷锚、网、索梁支护实践［J］.煤炭科学技术，2001（08）.

［2］高伟.倾斜煤柱稳定性的弹塑性分析［J］.力学与实践，2001，23（02）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.030