B060308 留小煤柱沿空掘巷锚杆支护特点.doc

留小煤柱沿空掘巷锚杆支护特点
刘玉文
（徐州矿务集团公司义安煤矿，江苏徐州221152）
摘要分析煤层靠采空区侧沿倾斜方向上矿压显现规律，介绍了留小煤柱沿空巷道在巷道开挖前围岩的破坏特点、留小煤柱沿空掘巷巷道支护的主要对象、巷道支护类型和支护参数的选择并简要介绍了义安煤矿75216运输机巷支护设计及施工方法，以及在施工过程中需要注意的问题。
关键词沿空掘巷卸载区留小煤柱
众所周知，锚杆支护方式的技术优势在于：它能够及时主动地对顶板进行支护，并同时提供预紧力，防止顶板离层，保持和提高围岩的抗载能力，属于主动支护。对于留小煤柱沿采空区掘进的巷道而言，由于巷道邻近采空区，顶板在巷道开挖前就已经出现离层甚至断裂。因此在对此类巷道进行锚杆支护设计时，要根据巷道顶板的破坏情况及所留煤柱的承载能力，合理地选择锚杆支护类型及支护参数。
1留小煤柱沿空掘巷支护的对象
1.1巷道开挖前矿压显现规律分析
根据沿煤层倾斜方向的矿压显现规律可知，受工作面回采的影响，煤体内存在三个不同的应力分布区：靠近采空区的卸载区、支承压力显现区及煤体深部的原岩应力区。在沿倾斜方向上的支承压力形成初期，卸载区的范围一般为3～6m。但随着时间的增长应力分布会逐渐地趋向缓和与均化，支承压力的峰值逐渐降低，影响范围也逐渐加长，并最终形成长期稳定的残余支承压力（如图1）。此时卸载区的影响范围接近10m。留小煤柱沿空掘巷的目的就是要将巷道布置在卸载区内，以利于巷道的支护。因此，在进行巷道杆支护设计前，要对卸载区内的围岩状况进行分析，以确定合理的支护类型。

（1—初期矿压规律曲线；2—稳定后的矿压规律曲线；
I—卸载区；Ⅱ--支承压力显现区；Ⅲ—原岩应力区）
图1采空区侧煤层倾斜方向矿压显现规律
1.2卸载区内的煤岩状况分析
由于该处煤体直接与回采工作面相邻，工作面在回采期间，煤体边缘受高应力的作用出现不同程度的变形、破碎，致使该区域内的煤体承载能力降低，形成压力卸载区；同时，回采工作面顶板的冒落将造成卸载区内的顶板出现离层、断裂，离层、断裂后的岩体承载能力大大降低。其上方岩体所产生的压力将向煤体深部转移，形成支承压力显现区（如图2）。

（I—卸载区；Ⅱ--支承压力显现区；H——顶板断裂厚度）
图2卸载区内煤岩状况模型
1.3巷道支护的对象
通过上述分析可知，留小煤柱沿空巷道要将巷道布置在煤体的卸载区内。当巷道开挖后，为防止已断裂顶板失稳，需要对其进行及时支护。因此，留小煤柱沿空掘进的巷道支护的对象就是卸载区内的破裂顶板。对巷道进行锚杆支护设计时，可依据悬吊理论视断裂岩体的厚度确定锚杆支护类型，可采用锚带网支护、锚带网索联合支护及锚杆、架棚联合支护等类型。
2留小煤柱沿空掘巷锚杆支护
2.175216运输机巷地质概况
75216运输机巷位于-500西一采区，埋深500m。煤层直接顶为层状砂页岩，厚度为6m，老顶为砂岩，厚度为12m；直接底为砂质泥岩，厚度为5.6m。煤层厚度为1.9～2.5m,平均厚度为2.0m,坚固性系数为f值1.5。巷道左右帮倾角平均为20º,其右侧为7203采空区。
2.2巷道靠采空区侧所留煤柱的确定
根据沿倾斜支承压力峰值离煤体边缘的距离B的经验计算公式，可计算出该距离为11.6m。为使巷道避开支承压力显现区，决定所留煤柱的宽度为3.5m。
2.3巷道支护参数及支护效果
巷道开挖后，现场实测巷道顶板破裂厚度约为1.0～1.2m。根据悬吊理论对巷道支护进行设计，确定巷道支护类型为锚、梁、网支护。顶、帮锚杆均选用直径18mm、长2000mm的左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，顶板每排布置锚杆5根，右帮布置3根锚杆，左帮布置4根锚杆。顶、帮锚杆间排距均为700×800（mm）。每根锚杆使用2卷Z2335型树脂锚固剂卷进行端头锚固，设计锚固力为80kN。
目前，该巷道已经施工近400m，通过设点观测和日常检查，巷道的支护效果较好。顶板下沉量很小，顶部锚杆受力不大，未出现锚杆断裂的现象。巷帮煤柱侧支护效果很好，煤体的完整性未受到破坏，压力显现不明显，巷道右帮局部地段出现少许臌帮现象，但锚杆支护情况较好，完全可以满足安全生产的需要。分析臌帮原因主要在于巷道右帮邻近支承压力显现区，煤体在支承压力的影响下出现上述破坏现象。
3结束语
采用留小煤柱沿空掘巷的巷道在进行锚杆支护参数设计时，要根据巷道顶板的断裂厚度及两帮煤体的承载能力来确定锚杆支护类型。要避免仅凭经验盲目施工，造成巷道支护过于复杂、成本过高，不能充分体现锚杆支护的优越性，或由于支护设计的不合理，出现恶性顶板事故。
留小煤柱沿空掘巷的巷道在施工期间要加强施工质量管理，加强对巷道顶板的观测。发现顶板破裂厚度变大，采用锚、梁、网支护难以满足要求时，要及时采用锚、梁、网、索或锚杆、架棚等联合支护。为杜绝巷帮超挖现象，要采取