综采工作面沿空留巷支护技术

综采工作面沿空留巷支护技术

吴茜

云南东源镇雄煤业有限公司 云南省昭通市657200

摘要：为了减少因采掘失调对矿井接替和安全生产造成的影响，沿空留巷技术正日趋完善与成熟。通过对不同矿井煤层顶底板岩性稳定性与承载力的研究分析，不断摸索总结出适合矿井本身留巷的支护材料与形式，确保巷道形变量在可控制的影响之内，提高巷道利用率，降低失修率，减少因再次掘进导致的成本投入与工期安全投入，促进了煤炭资源的回收采出率，为矿井对沿空留巷技术的推广应用积累与总结经验。

关键词：综采工作面；沿空留巷；支护技术

前言

随着煤炭开采技术水平的不断提高，我国煤炭产量日益增多，怎样使煤炭开采更合理是当前煤炭行业面临的重要课题。沿空留巷是通过一定的支护手段将区段工作面的运输巷保留下来作为下一个区段工作面的回风巷，该技术不仅可以大幅度的减小巷道掘进工程量，还可以实现工作面无煤柱回收，相应地提高煤炭回采率，延长矿井服务年限，同时可以在一定程度的缓解工作面接替，缩短搬家倒面时间。对防火、防瓦斯也有一定的促进作用。目前，我国沿空留巷技术已逐渐成熟，然而关于沿空留巷巷内支护形式和巷旁支护形式的选择依然是阻碍沿空留巷技术推广的难题

1当前综采工作面沿空留巷支护技术应用存在的问题

1.1顶板破碎、离层

顶板破碎、离层是煤矿采煤期间的常见现象之一。尤其是在伪顶、直接顶等部位包含有大量的泥岩，顶板在下沉的过程中容易形成比较多的网兜，如果部分区域被水淋湿，顶板可能会因此出现明显的肿胀变形。随着煤矿开采深度的加深，在沿空留巷支护期间，使用锚网索支护也比较频繁，应用该支护方法容易出现锚杆托盘在外力的作用下拉进顶板的问题，锚索、锚杆尾部可能会因此受到影响，出现破裂，部分开采位置的顶板离层甚至因此达到了200mm。此外，顶板因为破碎、离层等问题还容易导致顶板发生挠曲变形的问题。

1.2巷道两帮破坏、变形

在综采工作面，因为开采深度加深，导致巷道两帮容易出现比较多的破坏诱发点，煤体受压破碎明显，尤其是在两帮中部其收敛量相对于其他位置来说是最大的，在该区域如果支护措施不理想，巷道两帮的相对收敛量将会迅速增加，塑形破坏深度也会有所增长。

1.3巷道底板鼓起问题频发

沿空留巷支护技术应用过程中，巷道底板鼓起是一种比较常见的现象，但是如果鼓起频繁发生也会对相关支护技术的应用产生极为不利的影响，容易对巷道的正常使用产生干扰，因此在应用支护技术时也应当提高重视度，及时的采取措施予以调整。

2导致综采工作面沿空留巷支护出现问题的主要原因

结合综采工作面沿空留巷出现的大量支护问题的现场勘查与理论分析可知，导致沿空留巷出现各种类型的支护问题的主要原因有三。首先，综采工作面沿空留巷赋存区域地质条件影响较大，地质情况相对复杂，很多情况下包含有较多个小型褶曲、断层存在，再加上上层煤开采之后，遗留煤柱相对较多，整体的工程地质力学较为复杂。围岩中裂隙也较为发育，在采动影响下，裂隙扩展明显，加剧了沿空留巷出现变形破坏的速度。其次，综采工作面沿空留巷埋深较多，特别是在埋深超过750m时，上覆岩层的自重较大，例如，某综采工作面沿空留巷巷道，通过现场测量发现，水平应力为最大主应力，最大水平主应力接近29MPa，垂直应力为19.2MPa，测压系数超过1.5，巷道在未开采之前，整体就处于复杂的高应力条件。随着工作面的持续推进，在采动应力作用下，在沿空留巷围岩内部会形成非常明显的应力集中，加剧了巷道出现的大变形破坏问题。这一问题也是当前很多综采工作面沿空留巷面临的共性问题第三，从很多沿空巷道的原支护设计来看，主要使用的锚杆支护，在较为复杂的力学条件下，巷道原支护强度明显偏低。同时，选择的支护材料多为小变形支护材料，刚度不足、强度偏低、延伸率不高问题明显，对于围岩出现的变形情况不能实现较好的耦合。巷道围岩中积聚的能量，在支护的过程中不能实现可控释放，特别是延展率偏低，导致锚杆、锚索在支护的过程中容易出现破断的主要原因。

3优化综采工作面沿空留巷支护效果的措施

3.1及时增加锚杆、锚索支护体量的最大可变形量

结合沿空留巷的变形破坏问题现状来看，支护未能达到预期的原因之一就是锚杆、锚索支护失效。基于这样的原因，为了更好的保证沿空留巷支护技术达到预期目标，提高采煤效果，保证采煤人员的安全，就需要提高对及锚杆、锚索的关注度，增加锚杆、锚索的最大可变形量。以恒阻大变形锚杆、锚索的应用为例，相较于传统的锚杆、锚索支护来说效果更加理想，而且这一类锚杆、锚索还具有大变形、高恒阻、高预应力以及抗冲击等力学特性，在煤矿巷道深度开掘后，恒阻大变形锚杆或者是锚索可以在高预应力的作用下对围岩表层予以加固，这样可以对浅部围岩的应力状态予以优化，规避传统锚杆或者是锚索应用期间预紧力施加相对偏低的问题，全面有效的提升支护体系对于巷道表层围岩径向应力作用效果，使得围岩整体完整性大幅度增加。通常情况下，如果外部载荷超过恒阻大变形锚杆或者是锚索的恒阻值，才可能会发生变形的情况，这种变形是可以借助锚杆的力量进行有效控制的。此外，在综采工作面沿空留巷支护技术应用期间需要注意的是如果出现了不均匀的应力，也可能会对支护体产生一定的影响和干扰。针对这一类问题，可以通过调节锚杆以及锚索的最大可变形量予以控制，降低负面影响和干扰。

3.2提高综采工作面沿空留巷支护的整体性

综采工作面沿空留巷支护是一个有机统一的整体，当前许多沿空留巷支护技术之所以未能有效发挥作用，原因之一是支护的整体性差。为了更好的提升支护效果，保证采煤的安全性，需要想办法提高支护的整体性。在支护时，可以结合综采工作面的实际情况选择合适的支护方案，提高整体性。比如说，通过“锚杆＋锚索＋钢筋网＋W钢带＋槽钢”的复合型支护方案。锚杆支护的优势在于可以有效提升浅部围岩的承载力，而锚索支护不仅可以提升浅部围岩的承载力，还可以使得深部围岩对浅部围岩产生限制作用，使得支护体和围岩可以较强的结合在一起。在顶板和两帮部位可以应用W钢带，针对顶板的锚索运用槽钢进行连接，可以在顶板和两帮形成一个有机统一的整体，降低锚杆、锚索发生破裂的可能性。支护的整体性强，不仅可以减少对锚杆、锚索的破坏，而且还可以提高围岩的变形吸收能力，避免围岩表面应力过分集中对巷道产生破坏，提高巷道的刚度。

结束语

综上分析，在当前综采工作面沿空留巷支护过程中，出现了较多的问题，给沿空留巷支护效果带来了较大负面影响。因此，这就需要煤矿企业充分认识到当前沿空留巷过程中出现的大变形破坏情况，结合深部资源开采实际，采取针对性的沿空留巷支护强化措施，提升各项支护方式的耦合性，更好保证沿空留巷支护效果。

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