深部沿空留巷矿压显现规律研究

摘 要：本文针对朱集煤矿1111（1）工作面轨道顺槽沿空留巷工程特点，布置了测站对巷道顶底板、两帮移近量和充填墙体变形量进行持续观测，通过数据整理分析，总结了深部沿空留巷的矿压显现规律。

关键词：深部；沿空留巷；矿压显现

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.079

1 工程概况

朱集矿1111（1）工作面是主采11-2煤，煤层平均厚度1.26m，沿11-2煤顶板回采高度为1.8m，工作面标高自-877.6～-907.0m，地面标高+23.5m，平均开采深度910m，为实现Y型通风系统，轨道顺槽采用沿空留巷。

轨道顺槽沿11-2煤层顶板掘进，宽×高=4.8m×2.8m。煤层直接顶板为泥岩，厚度0.79～34.80m，平均9.87m；老顶为细砂岩，厚度0.78～6.55m，平均3.67m。直接底为泥岩、砂质泥岩及11-1煤，厚1.3～16.4m，平均厚10.5m；老底为0.8～2.3m平均厚度1.5m的砂巖。

掘进期间，巷道支护参数如下：顶板施工7根Ф22-M24-2800mm锚杆，间排距750×800mm，采用2支Z2360型药卷加长锚固；并布置“4-4”形式Ф21.8-6300mm锚索，排距800mm，采用3支K2360型药卷加长锚固。帮部施工5根Ф22-M24-2000mm锚索，间排距650×800mm，锚固方式与顶部相同。

工作面回采前，在形式为“4”的空缺处补打Φ21.8×6300mm锚索进行加固；非回采侧巷帮采用两道走向锚索梁加固，每3排布置1套锚索梁，分别距底板800mm、1500m，锚索规格为Φ21.8×5200mm。

回采时轨道顺槽采用半原位留巷，充填墙体尺寸及位置如图1所示。

2 沿空留巷矿压观测分析

为研究沿空留巷矿压显现规律，回采前在距离开切眼78m处布置了巷道表面收敛测站，对巷道顶底板、两帮移近量和充填墙体变形量进行持续观测，所得数据整理如下：

2.1 留巷前矿压显现

由图中数据可知，在沿空留巷之前，在工作面前方78～60m之间巷道围岩的位移量较小，巷道两帮移近50mm，顶底板移近68mm，可归结为超前支承压力微弱受影响区；在工作面前方60～40m区间范围内，巷道两帮及顶底变形逐渐增大，并且变形趋势明显增大，巷道两帮移近75mm，顶底板移近量达到147mm，可归结为超前支承压力影响增强区；在工作面前方0～40区间范围内，巷道围岩变形量呈指数增长，变形速度显著增大，表明此范围内受工作面超前支撑压力影响显著，可归结为超前支承压力剧烈影响区。当工作面回采至测站时，巷道两帮移近513mm，顶底板移近970mm，其中底鼓高达695mm。顶底板移近量是两帮移近量2倍。

现场观测发现，在工作面超前支承压力影响阶段，虽然巷道表面变形较大，但顶板完整性较好，巷道支护方式及参数合理，有效控制了顶部及两帮的变形，为留巷的成功打下了基础。

2.2 留巷阶段矿压显现

工作面后方20m以内，厚层直接顶垮落，上覆岩体产生旋转、下沉和破坏是顶板下沉的主要原因。工作面后方9m左右时巷道围岩变形速度达到峰值，主要是非回采侧煤帮的变形。

工作面后方20～130m范围，巷道顶板下沉呈现波动性。此时顶板以旋转下沉为主，下沉速度相对平缓。这是因为随着工作面的推进，采空区范围加大，冒落矸石在覆岩重力作用下逐渐压实，老顶在巷道上方形成的三角块结构也随之缓慢下沉，导致煤壁甚至直接定产生损伤，支承压力随着裂隙发育向深部延伸，进而引发留巷上方顶板平移下沉。

工作面后方130m以外，随着顶板下沉逐渐增加，充填墙体承载性能得到提升，垮落的碎矸逐渐压实，巷道围岩的应力场趋于稳定。然而，由于巷道处于深井高地压条件下，在进入稳定区以后，巷道围岩仍会有波动变型变形，表现出了明显的流变效应。

此外，留巷帮部变形主要来自实体煤帮，至工作面后方190m处变形量为432mm，煤帮整体形态较好，趋于稳定。充填墙体未发生大的移动变形，至留巷220m墙体向巷道内移近仅20mm。

3 沿空留巷效果评价

由上述分析可知，留巷阶段巷道围岩的变形特征大体上可归结为2个阶段：第一阶段为直接顶垮落和老顶渐次冒落波动变形区，第二阶段为围岩变形稳定期。

据长期矿压观测的结果表明，在留巷1000m范围内断面尺寸基本保持3.5m×2.0m，有效通风断面保证在6m2以上。充填墙体完好未发生明显裂隙、旋转等破坏现象，未向巷道里明显移近；采空区顶板跨落及时，留巷厚层泥岩顶板完好平整，无明显旋转现象；非回采侧煤帮未出现大范围下滑、挤出等变形并稳定；对底板未做加固处理进行让压，底鼓现象明显，通过卧底可以保证快速充填和高效推采。留巷效果达到预期结果。

4 结语

沿空留巷是系统工程，在掘进期间就应考虑留巷及复用期间的矿压影响，尽量加大支护强度，并在采前采取合理的补强措施。针对朱集矿1111（1）轨道顺槽沿空留巷的矿压观测表明，工作面前方支承压力的影响可分为微弱受影响区、影响增强区和剧烈影响区；留巷阶段巷道围岩的变形特征可分为直接顶垮落和老顶渐次冒落波动变形区、围岩变形稳定期两个阶段。

参考文献：

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[2]赵飞.新元煤矿松软围岩沿空留巷矿压显现特征及支护参数优化研究[D].徐州：中国矿业大学，2016.

[3]栾恒杰，林东才，贾传洋等.沿空留巷矿压显现周期性机制研究[J].山东科技大学学报（自然科学版），2014（03）.

作者简介：孙军（1970-），男，安徽淮南人，本科，副总工程师，中共党员，从事煤矿开采与岩层控制工作。