b050310 “三软”煤层中的窄煤柱护巷技术

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1、“三软”煤层中的窄煤柱护巷技术张敏王树全【淮南矿业(集团)公司谢桥煤矿】摘要介绍谢桥矿首次在1212(3)综放工作面下顺槽中施行沿空留设窄煤柱护巷的应用情况,叙述留设窄煤柱锚网支护的可行性及存在的优缺点，为类似煤层巷道设计及工作面回采提供参考。关键词窄煤柱沿空巷支承压力技术对策C13-1煤层的坚固性系数f值为0.3～1.3，属典型“三软”煤层。它是谢桥矿的主采煤层之一。该煤层实体巷道采用锚网支护。随着煤层开采，工作面一侧沿空。为此，率先在1212(3)下顺槽进行留设窄煤柱护巷锚网支护试验，取得较好效果。1试验巷道概

2、况1.1　地质条件C13-1煤层赋存稳定，走向稍有变化，煤厚平均5.26m。煤层倾角为12～15°，平均为13.5°。煤层结构自底板向上较复杂，普遍发育1～2层炭质泥岩或泥岩夹矸。煤为块状和粉末状。煤层顶板向上依次为3.73m厚的砂质泥岩、2.55m厚的粉细砂岩，底板为1.8m厚的砂质泥岩。巷道埋深500m。 1.2护巷煤柱尺寸1212(3)综放工作面为西一采区西翼一阶段，下邻1222(3)工作面采空区，下顺槽为沿空巷。由于下侧邻近工作面回采期间工作面控制不好，刮板运输机上窜，局部撕上帮较多，故巷道实际煤柱宽度为4

3、.5～8.0m，沿顶掘进。切眼向外依次为：留设4.5m煤柱段长380m、留设8m煤柱段长120m，这两段巷道采用锚网支护,断面为直墙斜顶梯形，宽×中高为4.6×2.8(m)；余下的巷道段留设8m煤柱，采用U29钢棚支护，拱型断面，净宽×净高为5×3(m)，棚距为600mm。2支护设计参数下顺槽顶板使用6根直径20mm、长2500mm等强螺纹钢锚杆,间排距为840×800(mm)。锚杆用2卷Z2380型树脂锚固剂卷全长锚固。高帮使用5根直径20mm、长2200mm等强螺纹钢锚杆，间排距为700×800(mm)。低帮使

4、用4根直径20mm、长2000mm等强螺纹钢锚杆，间排距650×800(mm)。锚杆用Z2380型和K2335型树脂锚固剂卷各1卷加长锚固。顶板上每隔2排锚杆布置1排2根长5.3m的锚索，孔深5m。锚索用1卷K2335型和2卷Z2380型树脂锚固剂卷锚固。巷道支护断面如图1所示。图1支护断面示意图3矿压观测分析对1212(3)下顺槽两个锚网支护段及一个架棚支护段掘进及回采期间表面位移进行了长达18个月的观测，对所收集的实测数据整理分析见表1、2和图2、3、4。表1回采期间巷道围岩移近量比较支护段煤柱宽度(m)顶底板

5、移近量(mm)两帮移近量(mm)I测站Ⅱ测站平均I测站Ⅱ测站平均锚网4.51667166316651193109911468.0176617661771141315711492架棚8.0180918511830148615531520表2掘进期间巷道围岩移近量比较支护段煤柱宽度(m)两帮移近量(mm)I测站Ⅱ测站Ⅲ测站平均锚网4.56506946756738.0935929972945架棚8.08721028980960图2巷道围岩移近量曲线图(掘进期间)图3巷道围岩移近量曲线图(回采期间)图4巷道围岩移近量曲线图

6、(回采期间)由以上图表可看出，无论留8m煤柱的锚网或架棚支护段还是留4.5m煤柱的锚网支护段，围岩的移近量均较大。巷道变形在掘后3天最为剧烈，3天后变缓，20天后趋于稳定。受工作面采动影响，巷道变形量超前工作面140m影响微弱、超前工作面50m加剧、超前工作面35m则剧烈。留设窄煤柱护巷则矿压显现比较明显。其原因是巷道离采空区较近，受巷道掘进及工作面采动影响，致使巷道围岩变形量以较快速度持续增大。1212(3)下顺槽与1222(3)采空区之间留设4.5～8m煤柱。这种留设窄煤柱巷道掘进前及掘进后所引起的应力分布见图

7、５。图中1为下顺槽掘进前采空区实体煤附近煤体的应力分布曲线，2为下顺槽开挖后最终形成应力分布曲线。(I－剧烈区；II－塑性区；III－弹性区内应力增高部分；IV－原岩应力区)图5应力重新分布示意图1212(3)下顺槽掘进前，其与1222(3)采空区之间的窄煤柱在靠近采空区部分为破碎区,靠近巷道部分原为煤体深部承受高压的塑性区。1212(3)下顺槽掘进后,煤体的强度急剧降低,窄煤柱受破坏而卸载,引起煤柱向巷道方向剧烈位移。1212(3)下顺槽另一侧的煤体在下顺槽掘进前为承受高压的塑弹性区,下顺槽掘进后则随着剧烈区、塑

8、性区的形成和支承压力向煤体深部转移,引起煤体向巷道方向显著位移。与此同时,伴随有顶板剧烈下沉和底板臌起。1222(3)工作面回采后,受侧向支承压力作用侧向塑性区的煤层处于压缩流变状态,加之1222(3)采空区内岩石的冒落,使采空边缘处直接顶和老顶缓慢下沉；1212(3)下顺槽掘进对煤层顶板产生扰动,顶板压力向巷道两侧的煤柱和煤体转移并由它们支承,同时巷道两侧