浅谈沿空留巷巷道锚杆支护控制机理.pdf

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1、总弟131期doi：10．3969／j．issn．1005-2798．2010．08．025浅谈沿空留巷巷道锚杆支护控制机理冯宇峰，张晓宏，何琪(中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221008)摘要：阐述了沿空留巷在研究和应用方面存在的问题，在此基础上，研究了沿空留巷锚杆支护与围岩相互作用关系，特别是在巷道内锚杆支护对沿空留巷顶板及煤帮的作用机理，为沿空留巷围岩的控制提复供用了后废弃的巷道理论依据。关键词：沿空留巷；锚杆支护；巷旁支护中图分类号：TD353．6文献标识码：B文章编号：1005．2798f2010)08—0056．03程度及

2、波及的范围相应增加，再加上回采巷道一般1概念断面较大，矿压显现剧烈。目前沿空留巷巷内支护所谓沿空留巷，就是为了减少区段运输巷和区多采用金属支架或木棚支架的被动支护方式，即使段回风巷之间的煤柱损失，采用无煤柱开采，也就是加大型钢质量、减小棚距仍难以维护所留巷道的稳紧贴采空区，保留和维护上一区段的运输巷作为下定。因此，有必要寻求一种能主动提供支护阻力的区段的回风巷，其间不留煤柱。上工作面的运输巷巷内支护方式。在采煤工作面采过之后，巷道并不报废，而是沿老空3)随着采高的增大，巷旁支护阻力必然大大区边缘把巷道维护下来，作为下工作面的回风巷使增加。

3、但不论是传统的木垛巷旁支护还是新的高水用，一条巷道供上下两个工作面使用。因为这条巷材料巷旁充填支护，都属于被动支护，只有当顶板垮道是沿老空区边缘维护留下来的，所以叫做“沿空落压在支护体上时，才会对顶板施加支护阻力，而不留巷”。如图1。是在顶板垮落之前就主动对顶板施加支护阻力。因此，需寻求一种能主动提供支护阻力的巷旁支护方式。3沿空留巷的顶板下沉规律回风巷回采工作面推进引起的上覆岩层运动，其发展是自下而上的，上部具有明显的滞后现象，沿空留巷的顶板会在较长时间内受到老顶上覆岩层运动的影响。运输巷充填带木垛■——■————，1)采面前20～40

4、m处煤层上覆岩层开始运(a)(b)动，但下沉速度很小，为岩层起始沉降期。图1沿空留巷工作面巷道平面布置2)煤层开采后，垮落带岩层冒落，规则移动带岩层及上覆岩层急剧沉降，在工作面后方10～2沿空留巷研究与应用中存在的问题20m处，下沉速度最大。在工作面后方0～60m范目前在沿空留巷研究与应用中存在的主要问题围内，下沉量占最终下沉量的80％左右，称为岩层为：强烈沉降期。1)已往建立的沿空留巷力学模型，在研究巷3)在工作面后方约60m以外，规则移动带道“支护一围岩”相互作用关系时，一般只考虑巷旁及上覆岩层沉降速度逐渐衰减，在工作面后100m支护

5、与顶板岩层的相互作用关系，忽视了巷内支护左右，岩层运动基本稳定。这个时期内岩层的下沉尤其是巷帮煤体对维护巷道的作用。量占最终下沉量的15％左右，称为岩层沉降衰减2)随着工作面采高逐渐加大，上覆岩层活动期。收稿日期：2010-04—14基金项目：“大学生实践创新训练计划项目”中国矿业大学青年科研基金(2007Ao06)；中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室2007年开放基金(07KFIM)作者简介：冯字峰(1987一)，男，山西大同人，中国矿业大学在读本科生。56冯字峰等：浅谈沿空留巷巷道锚杆支护控制机理第19卷第8期4)如果直接顶

6、板冒落能够填满采空区，使老层，故此，综合以上分析，沿空留巷的巷旁支护阻力顶处于平衡状态，采动期间沿空留巷的顶板下沉量F可为：mi=1．与煤层采厚呈正比关系，一般为采高的10％一Fm(0+0)=∑yh(Ⅱ+0+hitanaj)／2+20％，基本上属于“给定变形”。沿空巷道的顶板往⋯J一mi=1FM(a+o+^ftanf)+一．往明显地向采空区方向倾斜，倾角一般为3～6。。．l=十JJm一4围岩控制机理分析∑^—oreXo／2一P(0+n—b)式中：a为巷道维护宽度；．if。为煤体松动区宽4．1巷旁支护阻力的分析度；6为锚索至巷旁支护中心的距

7、离；y为岩层容图2所示为巷内采用锚杆支护、巷旁采用锚索重；为岩层厚度；i为第i层顶板岩层，为第层加强支护沿空留巷示意图。有些学者将沿空留巷顶顶板岩层；Ol为岩层破断角；O"c为煤体的残余抗压板简化为矩形叠加层板受弯折破坏的力学模型，再强度；P为巷旁锚索提供的支护力。在不同支根据实验和弹塑性力学理论计算结果，提出了顶板承条件下具有不同的数值，两端支承时，=q载荷的条带分割法。但也有些学者建立的沿空留巷，2，2巷旁支护与顶板岩层相互作用的力学模型是以巷道．，一端支承时，=q，说明悬臂式顶板垮落周边煤壁作为顶板的固支点或简支点，没有考虑巷叶厶所

8、需的切顶阻力大¨。旁煤体对沿空留巷顶板岩层的支承作用。然而，巷4．2沿空留巷巷内锚杆支护作用分析道周边煤体由于受到采掘影响，在支承压力的作用下，已可能松动，甚至破坏。因此，巷道周边煤壁不上式中