沿空掘巷巷道残余压力控制

王维威潘庆丰赵书远

铁法能源公司晓南矿辽宁调兵112700

摘要：采用沿空掘巷能有效降低采空区压力对掘进巷道的影响，因此将该项技术应用于二水平SE1415运顺掘进施工。但在施工过程中仍然存在着受压力影响的问题，本文通过现场实际情况分析，对沿空掘巷在掘进期间出现的巷道压力显现情况，提出了多种控制措施，最终总结出较为有效的、经济合理的办法，确保了在掘进和回采期间的安全生产，减少巷道的后期维护量，和充分的保证了巷道的有效断通风断面。

关键词：沿空掘巷、位移、钢丝绳、压力显现

1、工程概况

1.1巷道地质条件

二水平SE1415运顺掘进工作面位于铁法煤业集团晓南矿二水平南翼采区的东北部，西部为二水平SE1416采空区，与二水平SE1416运顺煤柱间距为5.0米。二水平SE1415运顺设计全长为1380米，其中与二水平SE1416运顺相邻段有970米。二水平SE1416工作面为2012年6月回采结束，二水平SE1415运顺施工时间为2012年11月，服务年限为2年。

该工作面煤层厚度1.15～1.70米，平均为1.42米，煤层结构复杂，黑色，玻璃光泽，贝壳状断口。直接顶由粉砂岩和粗砂岩组成，粉砂岩：灰黑色，含植物化石，水平层理，平均2.84米；粗砂岩：灰色，胶结好，分选差，含少量砾石，平均3.74米，由西北向东南逐渐变厚。底板由细砂岩、粗砂岩组成，细砂岩：浅灰色，分选差，夹粗砂岩，水平层理较发育；粗砂岩：白色，分选差，胶结好，夹砾岩。

1.2巷道支护设计

该巷道设计宽度为5.6米，设计高度为2.8米，顶板采用锚杆+钢筋梁+金属网+锚索联合支护，帮采用金属网+锚杆支护。顶锚杆选用Φ22mm×2200mm全螺纹等强锚杆，间距850mm，排距1000mm，顶锚杆锚固力不小于120KN，扭力距不小于100N·m。帮锚杆选用Φ18mm×1600mm螺纹钢锚杆，间距900mm，排距1000mm，帮锚杆锚固力不小于50KN，扭力距不小于80N·m。锚索选用Φ21.6mm×5200mm钢绞线，间距2000mm、排距3000mm，锚索锚固力不小于180KN。巷道前进方向左帮铺设掘进期间使用的缆线，巷道前进方向右帮吊挂掘进期间使用的风水管路，胶带输送机靠近右帮，距右帮不小于500mm。

1.3巷道施工方案

该巷道施工方法为一次成巷施，采用综掘机截割，胶带输送机运输。综掘机截割达到设计要求后，进行临时支护，临时支护结束后进行永久性支护，经验收合格后进入下一循环作业。本工作面设计日掘进进度为9.6米。

2、未采取措施前工作面情况

本工作面从拉门处向前掘进90米为二水平SE1416运顺密闭旧巷（未回采段），本区域无明显压力变化，继续上前掘进进入采空区区域，刚掘出的煤壁没有出现片帮现象，巷道也无压力显现。滞后工作面30-50米区域，出现巷道压力增加情况：帮锚杆受压，托盘出现压入煤壁的情况，且少数托盘出现变形的情况；滞后工作面70米的区域，巷道压力明显增大：出现锚杆崩断、托盘严重变形、煤壁压碎等现象，而且前进方向左帮煤壁有较大的位移量，位移约200~400mm，岩石相对位移量较小。

3、巷道变形后产生的后果

（1）、巷帮压力增加，造成锚杆崩断，易出现崩断锚杆伤人事故。

（2）、锚杆崩断后，失去支护作用，需重新进行补打锚杆，浪费材料、浪费工时，增加了巷道施工成本。

（3）巷帮的位移量增加，造成巷道有效断面积减少，不能满足回采期间正常通风和生产需要。

（4）、回采期间受工作面动压影响，两帮将出现更严重的片帮情况，对安全和回采都有一定的影响。

4、产生原因分析

根据对现场情况和二水平SE1415运顺地质条件分析，造成该处巷道产生一侧帮受压情况可分为以下几点原因：

1、沿空掘巷的最佳时间为上个区段采动影响稳定后，即停采6-12个月后，二水平SE1415运顺开掘时，采动影响刚刚趋于稳定，采空区还存在一定的残余压力，因此对巷道的掘进施工有一定的影响。

2、由于14层煤厚度平均为1.5米，其上下均为岩层，与结合面为一光滑弱面，当顶板来压时，上覆岩层的压力可分解为垂直于煤层顶板的压力σ和沿着煤层倾斜方向上的剪切力τ，由于弱面的抗剪能力较差，导致夹煤层顺着弱面被剪切开，滑向斜下方，造成位移现象的产生。正由于煤层存在6～8°的倾角，即采空区高于掘进巷道侧，造成煤层向掘进巷道侧滑移，并对锚杆产生较大拉力，导致锚杆崩断和托盘变形现象的发生。

3、晓南矿14#煤层本身属不粘结煤，胶结程度差，内生节理和构造节理发育，差状断口较脆，宽条带结构、层状构造硬度小。当顶板来压时，内生节理相互贯穿，形成脱层，导致大面积片帮现象。

5、控制巷道压力措施

通过对以往巷道压力控制采取的措施经验，先后尝试了几种方式，最后将较为有效的方式结合到一起，得出控制本巷道压力的有效措施。

1、巷道掘出后及时对两帮进行支护，通过及时打注帮锚杆，减少空帮时间，让帮支护与顶板支护能同时发挥作用，形成免压拱状态，以达到主动承受来自采空区的压力的作用。

2、使用Φ22mm×2000mm等强锚杆替换Φ18mm×1600mm螺纹钢锚对帮进行支护，改变支护锚杆的直径增加了锚杆的强度，改变支护锚杆的长度有效的增加了锚杆锚入长度；改变锚杆型号后增加了锚杆的锚固力，通过三个方面的共同作用，最终提高了锚杆支护强度。

3、在帮锚杆上缠绕Φ15.5mm钢丝绳，将煤壁与上下部岩石通过钢丝绳人为的制作成为一个整体，煤壁与岩石共同受力，而且钢丝绳是连续的将整个运顺的一侧巷帮连成一个整体，使得巷帮不单单是在巷道的一个点上受力，是用整体运顺的一侧帮共同来承受这个力，有效的将来自采空区的压力分解，减少煤壁的位移量。

6、效果分析

根据井下现场实际观测点的位移记录，绘制并记录了采取措施前后巷道位移与时间的关系图。从绘制图分析结果我们很明显看到，采取措施前测点的巷道位移量主要来自煤层中，岩石相对位移较少，造成煤壁位移增加，锚杆崩断，托盘变形，出现片帮等现象。采取措施后煤壁位移量明显下降，由于钢丝绳和锚杆的共同作用使得煤壁的位移受到了有效控制，也有效的降低了锚杆崩断情况的发生，在通过对变形托盘的及时更换有效的降低了因巷道受压产生的安全隐患。

7、结论

本文通过对现场实际情况的分析，采取了现场施工较为便利的措施，通过实际数据的测量和现场情况，分析并证明了沿空掘巷时巷道压力产生的原因，通过采取巷道及时支护、增加两帮锚杆支护强度以及通过布置钢丝绳使得岩石和煤体共同受力等方式，取得了不错的效果，也给我矿在沿空掘巷施工程中巷道压力控制方面积累下了宝贵的经验，希望本文可以对其他井下压力控制给予一定的经验借鉴。

参考文献：

[1]刘增辉，沿空掘巷压力控制《采矿与安全工程报》第四期

[2]李世平，岩石力学简明教程[M].徐州：中国矿业大学出版社，1986.

[3]陈炎光，陆士良，中国煤矿巷道围岩控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，1994.

作者简介：

王维威（1987－），男，助理工程师，2010年毕业于辽宁工程技术大学，矿物资源工程专业.