膏体充填沿空留巷巷道支护设计研究

2018-08-14兰晓江

山西焦煤科技 2018年5期

兰晓江

(山西西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿，山西吕梁 033000)

1 概况

山西西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿8号煤层平均厚度4.87 m，目前，工作面回采时区段间留设20 m煤柱，为了提高矿井煤炭资源的采出率，缓解工作面的接续困难，并防止因留设大量煤柱而造成的地面波浪形下沉，在18503综采工作面材料巷实施沿空留巷，作为18505工作面的运输巷。膏体充填沿空留巷技术在很多采深相对较浅，矿山压力相对稳定的矿井中得到了较好的推广与应用，但是随着矿井采掘深度不断增加，膏体充填沿空留巷巷道支护强度有待提高。本文研究不同支护条件下，膏体充填沿空留巷成巷稳定性问题。

2 0401工作面膏体充填概况

充填泵：HBMD-40/10-110S矿用充填泵，充填量>15～20 m3/h.

充填材料：水泥、石子、外加剂、黄沙、粉煤灰等。设计充填材料强度指标(单轴抗压值)见表1，膏体充填工艺示意图见图1.

表1 设计充填材料强度指标(单轴抗压值)表

图1 膏体充填工艺示意图

3 巷道支护设计研究

3.1 巷道加固方案与支护参数

结合相关矿山压力理论，建立了相似模拟物理模型并利用FLAC3D数值软件进行模拟与验证。通过比较分析该矿采用膏体充填沿空留巷技术，所成巷道在采用不同的支护参数、支护方案的条件下，巷道围岩应力分布规律以及顶底板移进量，以确定合理的巷道支护方案，支护方案的具体参数见表2.

表2 支护方案的具体参数表

3.2 数值模拟分析

本文对FLAC3D数值相似模拟的结果进行了切片处理，模拟结果如下：

巷道围岩应力分布规律见图2，图3.

图2 原有方案巷道周边应力分布图

图3 加固方案巷道周边应力分布图

通过图2和图3可知，相较于原有巷道支护方案，采用加固方案巷道围压逐渐增加，锚杆(索)支护起到了很好的效果，使巷道围岩重新维持了三维应力状态，有效保障了围岩的稳定性。综合考虑，加固方案优于原有方案。

巷道围岩变形规律见图4，图5.

通过图4和图5可知，原有方案留巷稳定后，回采帮与非回采帮的变形量分别为580 mm和800 mm，顶板下沉量521 mm,而底板鼓起量是240 mm. 采取加固方案的支护形式后，留巷稳定时回采帮与非回采帮的变形量为282 mm和243 mm，顶板下沉量和底板鼓起量分别为295 mm和630 mm，可以看出，加固方案优于原有方案。