涼水井煤礦沿空留巷可行性及參數(shù)數(shù)值模擬研究

司文+張慧君

摘 要：該文對(duì)涼水井煤礦實(shí)施沿空留巷的可行性進(jìn)行了研究，結(jié)合涼水井煤礦的實(shí)際地質(zhì)條件，通過數(shù)值模擬研究巷旁充填體的寬度及巷道支護(hù)參數(shù)，對(duì)沿空留巷的實(shí)施提供了可靠的理論指導(dǎo)基礎(chǔ)，為節(jié)約煤炭資源并提高經(jīng)濟(jì)效益指明了方向。

關(guān)鍵詞：沿空留巷 ?巷旁充填 ?支護(hù)參數(shù) ?FLAC5.0 ?數(shù)值模擬

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0096-02

1 涼水井煤礦開采現(xiàn)狀

涼水井煤礦主采煤層為4-2煤層，厚度0.30～4.20，平均厚度2.98 m，含夾矸0～3層，夾矸厚度0.06～0.75 m，一般厚度0.20 m左右，巖性多為泥巖和粉砂巖。目前4-2煤工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為240 m，相鄰工作面間距為20 m，回采過程中實(shí)際留設(shè)煤柱14.6 m。煤層頂?shù)装迩闆r如表1所示。

2 實(shí)行沿空留巷的必要性

（1）4-2煤層為涼水井煤礦主采煤層，煤炭賦存條件穩(wěn)定且儲(chǔ)量豐富，采取沿空留巷后可以減少14.6 m煤柱中的煤炭損失，提高涼水井煤礦原煤回采率，增加了煤炭產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（2）沿空留巷可以少掘一條順槽，不僅降低掘進(jìn)成本，而且加快了工作面的布置，有助于緩解采掘接替緊張，為綜采工作面接替創(chuàng)造條件。

（3）采取沿空留巷后，由于沒有了區(qū)段隔離煤柱，避免了在隔離煤柱處形成高應(yīng)力集中區(qū)，為下部薄煤層開采創(chuàng)造了良好的條件。

3 沿空留巷的主要形式

為了回收傳統(tǒng)采礦方式中留設(shè)的保安煤柱，采用一定的技術(shù)手段將上一區(qū)段的順槽重新支護(hù)留給下一個(gè)區(qū)段使用，這種留巷的做法是沿著采空區(qū)邊緣在原順槽位置保留就稱為沿空留巷。

3.1 砌體墻法

主要是緊靠采空區(qū)砌筑一道隔離采空區(qū)的密閉墻體。此方法操作工序簡(jiǎn)單，而且容易實(shí)現(xiàn)，但該方法存在的問題為不能解決墻體與頂板的接頂問題，往往會(huì)造成頂板過量離層使得支護(hù)效果不佳。

3.2 高水材料高效充填支護(hù)法

隨工作面在采空區(qū)所在一側(cè)構(gòu)筑巷幫充填體形成巷幫支護(hù)帶。該支護(hù)方法一般使用材料強(qiáng)度低，用量大且不能有效控制直接頂?shù)碾x層和及時(shí)切斷直接頂，不利于保持巷道的穩(wěn)定性。同時(shí)，由于成本高，支護(hù)效果差，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用很少見。

3.3 現(xiàn)澆混凝土隔墻法

在采空區(qū)一側(cè)澆筑混凝土隔離墻，此方法適應(yīng)性廣，承載力高，能夠形成足夠的切頂強(qiáng)度，安全可靠，留巷工序可以實(shí)現(xiàn)高度的機(jī)械化，可以采用大型自移式沿空留巷充填支架，提高沿空留巷的安全性，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛接受。

3.4 封閉模鑄砌體混凝土法

封閉注漿指的是將砌體干砌成到一個(gè)封閉的袋模具內(nèi)形成一個(gè)袋模包裹的干砌體結(jié)構(gòu)，然后通過高壓將水泥漿體注入這個(gè)封閉到袋模中的干砌體的細(xì)小空隙內(nèi)，形成一個(gè)具有強(qiáng)力支撐力的新的混凝土結(jié)構(gòu)，砌體預(yù)制混凝土塊可以對(duì)頂板提供及時(shí)強(qiáng)大的被動(dòng)初撐力，有效減小了混凝土墻體的厚度，留巷施工快速，效果直觀。由于封閉模鑄砌體技術(shù)具有施工方便簡(jiǎn)單，支護(hù)強(qiáng)度高，密閉性好，設(shè)備投資小的優(yōu)點(diǎn)，任何礦都很容易上馬，因此，此技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。

涼水井煤礦煤層埋深較淺，巷道受較小的地應(yīng)力影響，不會(huì)產(chǎn)生高壓蠕變、流變等失穩(wěn)現(xiàn)象，而且巷道頂?shù)装寰鶠楹裆皫r巖層，圍巖強(qiáng)度大且結(jié)構(gòu)完整，由于具有厚且堅(jiān)硬的直接頂，可以在采空區(qū)切頂垮落后形成具有較高強(qiáng)度的支撐梁結(jié)構(gòu)，為沿空留巷創(chuàng)造了良好的條件。

4 沿空留巷可行性及參數(shù)的數(shù)值模擬研究

采用FLAC5.0數(shù)值模擬軟件對(duì)沿空留巷寬度進(jìn)行研究，從而為留巷施工參數(shù)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性建議。

4.1 數(shù)值模型的建立

沿空留巷巷內(nèi)采用錨桿支護(hù)作為基本支護(hù)形式，因此巷道開挖后采用錨桿（索）的支護(hù)形式進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析，具體支護(hù)參數(shù)為：頂板錨桿7根，長(zhǎng)度1.8 m，直徑18 mm，錨索3根，長(zhǎng)度7.5 m，直徑15.24 mm，右側(cè)幫部錨桿3根，長(zhǎng)度1.8 m，直徑18 mm。

分別對(duì)沿空留巷巷旁充填體寬度1.5 m、2 m、2.5 m、3 m、3.5 m、4 m、4.5 m、5 m進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。

4.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

在數(shù)值模擬計(jì)算過程中選取了巷道四周中點(diǎn)為位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)不同充填體寬度條件下巷道頂?shù)装寮皟蓭臀灰谱隽酥攸c(diǎn)監(jiān)測(cè)。

3 m的巷旁充填體寬度為沿空留巷成功與否的臨界寬度，充填體寬度小于3 m時(shí)，巷道頂板下沉劇烈，充填墻體坍塌破壞;充填體寬度大于3 m時(shí)，巷道頂板得到明顯控制，巷道整體結(jié)構(gòu)完整，并且隨著巷旁充填體寬度的進(jìn)一步增加，巷道圍巖位移量變化微小，對(duì)增強(qiáng)巷道穩(wěn)定性沒有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

隨著巷旁充填體寬度的增加，實(shí)體煤一側(cè)的壓力逐漸降低，同樣以3 m寬度為臨界寬度，充填體寬度小于3 m時(shí)，實(shí)體煤一側(cè)壓力出現(xiàn)集中應(yīng)力峰值，而充填體寬度大于3 m時(shí)，實(shí)體煤一側(cè)應(yīng)力集中現(xiàn)象消失。

沿空留巷成功與否關(guān)鍵在于巷旁充填體的強(qiáng)度是否足夠，增加巷旁充填體的寬度有利于回采后巷道的穩(wěn)定，但是當(dāng)充填體達(dá)到一定寬度以后，繼續(xù)加大充填體的寬度對(duì)維護(hù)巷道沒有根本性作用。

5 結(jié)語

（1）采用沿空留巷技術(shù)可以提高原煤回采率，增加煤炭產(chǎn)量，同時(shí)由于不留區(qū)段隔離煤柱，降低了下部薄煤層開采集中應(yīng)力，為下部薄煤層開采創(chuàng)造了有利條件，在涼水井煤礦實(shí)施沿空留巷具有必要性。

（2）涼水井煤礦的頂板以砂巖為主，圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且具有較高強(qiáng)度，為沿空留巷的實(shí)施提供了有利條件。

（3）數(shù)值模擬結(jié)果顯示：3 m的巷旁充填體寬度為沿空留巷成功與否的臨界寬度，充填體寬度小于3 m時(shí)，巷道頂板下沉劇烈，充填墻體坍塌破壞;充填體寬度大于3 m時(shí)，巷道頂板得到明顯控制，此結(jié)論對(duì)涼水井煤礦沿空留巷設(shè)計(jì)參數(shù)提供了指導(dǎo)性建議。

（4）沿空留巷成功的關(guān)鍵在于巷旁充填體的強(qiáng)度是否足夠，同時(shí)采用高強(qiáng)、高預(yù)應(yīng)力支護(hù)方式對(duì)巷道及時(shí)進(jìn)行主動(dòng)支護(hù)，提高巷道圍巖整體完整性和強(qiáng)度，有利于留巷后期巷道的整體穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 柏建彪，侯朝炯.復(fù)合頂板極軟煤層巷道錨桿支護(hù)技術(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2001，20（1）：53-56.

[2] 張東升，繆協(xié)興，茅獻(xiàn)彪.綜放沿空留巷頂板活動(dòng)規(guī)律的模擬分析[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001（3）：261-264.

[3] 王衛(wèi)軍，李樹清.深井煤層巷道圍巖控制技術(shù)及試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005（10）：2102-2107.

[4] 張農(nóng)，李桂臣，許興亮.泥質(zhì)巷道圍巖控制理論與實(shí)踐[M].徐州中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[5] 張農(nóng)，王成，高明仕.淮南礦區(qū)深部煤巷支護(hù)難度分級(jí)及控制對(duì)策[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28（12）：2421-2428.

[6] 康紅普，林健，吳擁政.全斷面高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨索支護(hù)技術(shù)及其在動(dòng)壓巷道中的應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào)，2009，34（9）：1153-1159.

[7] 張農(nóng)，李學(xué)華，高明仕.迎采動(dòng)工作面沿空掘巷預(yù)拉力支護(hù)及工程應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，22（12）：2100-2105.endprint

摘 要：該文對(duì)涼水井煤礦實(shí)施沿空留巷的可行性進(jìn)行了研究，結(jié)合涼水井煤礦的實(shí)際地質(zhì)條件，通過數(shù)值模擬研究巷旁充填體的寬度及巷道支護(hù)參數(shù)，對(duì)沿空留巷的實(shí)施提供了可靠的理論指導(dǎo)基礎(chǔ)，為節(jié)約煤炭資源并提高經(jīng)濟(jì)效益指明了方向。

關(guān)鍵詞：沿空留巷 ?巷旁充填 ?支護(hù)參數(shù) ?FLAC5.0 ?數(shù)值模擬

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0096-02

1 涼水井煤礦開采現(xiàn)狀

涼水井煤礦主采煤層為4-2煤層，厚度0.30～4.20，平均厚度2.98 m，含夾矸0～3層，夾矸厚度0.06～0.75 m，一般厚度0.20 m左右，巖性多為泥巖和粉砂巖。目前4-2煤工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為240 m，相鄰工作面間距為20 m，回采過程中實(shí)際留設(shè)煤柱14.6 m。煤層頂?shù)装迩闆r如表1所示。

2 實(shí)行沿空留巷的必要性

（1）4-2煤層為涼水井煤礦主采煤層，煤炭賦存條件穩(wěn)定且儲(chǔ)量豐富，采取沿空留巷后可以減少14.6 m煤柱中的煤炭損失，提高涼水井煤礦原煤回采率，增加了煤炭產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（2）沿空留巷可以少掘一條順槽，不僅降低掘進(jìn)成本，而且加快了工作面的布置，有助于緩解采掘接替緊張，為綜采工作面接替創(chuàng)造條件。

（3）采取沿空留巷后，由于沒有了區(qū)段隔離煤柱，避免了在隔離煤柱處形成高應(yīng)力集中區(qū)，為下部薄煤層開采創(chuàng)造了良好的條件。

3 沿空留巷的主要形式

為了回收傳統(tǒng)采礦方式中留設(shè)的保安煤柱，采用一定的技術(shù)手段將上一區(qū)段的順槽重新支護(hù)留給下一個(gè)區(qū)段使用，這種留巷的做法是沿著采空區(qū)邊緣在原順槽位置保留就稱為沿空留巷。

3.1 砌體墻法

主要是緊靠采空區(qū)砌筑一道隔離采空區(qū)的密閉墻體。此方法操作工序簡(jiǎn)單，而且容易實(shí)現(xiàn)，但該方法存在的問題為不能解決墻體與頂板的接頂問題，往往會(huì)造成頂板過量離層使得支護(hù)效果不佳。

3.2 高水材料高效充填支護(hù)法

隨工作面在采空區(qū)所在一側(cè)構(gòu)筑巷幫充填體形成巷幫支護(hù)帶。該支護(hù)方法一般使用材料強(qiáng)度低，用量大且不能有效控制直接頂?shù)碾x層和及時(shí)切斷直接頂，不利于保持巷道的穩(wěn)定性。同時(shí)，由于成本高，支護(hù)效果差，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用很少見。

3.3 現(xiàn)澆混凝土隔墻法

在采空區(qū)一側(cè)澆筑混凝土隔離墻，此方法適應(yīng)性廣，承載力高，能夠形成足夠的切頂強(qiáng)度，安全可靠，留巷工序可以實(shí)現(xiàn)高度的機(jī)械化，可以采用大型自移式沿空留巷充填支架，提高沿空留巷的安全性，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛接受。

3.4 封閉模鑄砌體混凝土法

封閉注漿指的是將砌體干砌成到一個(gè)封閉的袋模具內(nèi)形成一個(gè)袋模包裹的干砌體結(jié)構(gòu)，然后通過高壓將水泥漿體注入這個(gè)封閉到袋模中的干砌體的細(xì)小空隙內(nèi)，形成一個(gè)具有強(qiáng)力支撐力的新的混凝土結(jié)構(gòu)，砌體預(yù)制混凝土塊可以對(duì)頂板提供及時(shí)強(qiáng)大的被動(dòng)初撐力，有效減小了混凝土墻體的厚度，留巷施工快速，效果直觀。由于封閉模鑄砌體技術(shù)具有施工方便簡(jiǎn)單，支護(hù)強(qiáng)度高，密閉性好，設(shè)備投資小的優(yōu)點(diǎn)，任何礦都很容易上馬，因此，此技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。

涼水井煤礦煤層埋深較淺，巷道受較小的地應(yīng)力影響，不會(huì)產(chǎn)生高壓蠕變、流變等失穩(wěn)現(xiàn)象，而且巷道頂?shù)装寰鶠楹裆皫r巖層，圍巖強(qiáng)度大且結(jié)構(gòu)完整，由于具有厚且堅(jiān)硬的直接頂，可以在采空區(qū)切頂垮落后形成具有較高強(qiáng)度的支撐梁結(jié)構(gòu)，為沿空留巷創(chuàng)造了良好的條件。

4 沿空留巷可行性及參數(shù)的數(shù)值模擬研究

采用FLAC5.0數(shù)值模擬軟件對(duì)沿空留巷寬度進(jìn)行研究，從而為留巷施工參數(shù)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性建議。

4.1 數(shù)值模型的建立

沿空留巷巷內(nèi)采用錨桿支護(hù)作為基本支護(hù)形式，因此巷道開挖后采用錨桿（索）的支護(hù)形式進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析，具體支護(hù)參數(shù)為：頂板錨桿7根，長(zhǎng)度1.8 m，直徑18 mm，錨索3根，長(zhǎng)度7.5 m，直徑15.24 mm，右側(cè)幫部錨桿3根，長(zhǎng)度1.8 m，直徑18 mm。

分別對(duì)沿空留巷巷旁充填體寬度1.5 m、2 m、2.5 m、3 m、3.5 m、4 m、4.5 m、5 m進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。

4.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

在數(shù)值模擬計(jì)算過程中選取了巷道四周中點(diǎn)為位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)不同充填體寬度條件下巷道頂?shù)装寮皟蓭臀灰谱隽酥攸c(diǎn)監(jiān)測(cè)。

3 m的巷旁充填體寬度為沿空留巷成功與否的臨界寬度，充填體寬度小于3 m時(shí)，巷道頂板下沉劇烈，充填墻體坍塌破壞;充填體寬度大于3 m時(shí)，巷道頂板得到明顯控制，巷道整體結(jié)構(gòu)完整，并且隨著巷旁充填體寬度的進(jìn)一步增加，巷道圍巖位移量變化微小，對(duì)增強(qiáng)巷道穩(wěn)定性沒有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

隨著巷旁充填體寬度的增加，實(shí)體煤一側(cè)的壓力逐漸降低，同樣以3 m寬度為臨界寬度，充填體寬度小于3 m時(shí)，實(shí)體煤一側(cè)壓力出現(xiàn)集中應(yīng)力峰值，而充填體寬度大于3 m時(shí)，實(shí)體煤一側(cè)應(yīng)力集中現(xiàn)象消失。

沿空留巷成功與否關(guān)鍵在于巷旁充填體的強(qiáng)度是否足夠，增加巷旁充填體的寬度有利于回采后巷道的穩(wěn)定，但是當(dāng)充填體達(dá)到一定寬度以后，繼續(xù)加大充填體的寬度對(duì)維護(hù)巷道沒有根本性作用。

5 結(jié)語

（1）采用沿空留巷技術(shù)可以提高原煤回采率，增加煤炭產(chǎn)量，同時(shí)由于不留區(qū)段隔離煤柱，降低了下部薄煤層開采集中應(yīng)力，為下部薄煤層開采創(chuàng)造了有利條件，在涼水井煤礦實(shí)施沿空留巷具有必要性。

（2）涼水井煤礦的頂板以砂巖為主，圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且具有較高強(qiáng)度，為沿空留巷的實(shí)施提供了有利條件。

（3）數(shù)值模擬結(jié)果顯示：3 m的巷旁充填體寬度為沿空留巷成功與否的臨界寬度，充填體寬度小于3 m時(shí)，巷道頂板下沉劇烈，充填墻體坍塌破壞;充填體寬度大于3 m時(shí)，巷道頂板得到明顯控制，此結(jié)論對(duì)涼水井煤礦沿空留巷設(shè)計(jì)參數(shù)提供了指導(dǎo)性建議。

（4）沿空留巷成功的關(guān)鍵在于巷旁充填體的強(qiáng)度是否足夠，同時(shí)采用高強(qiáng)、高預(yù)應(yīng)力支護(hù)方式對(duì)巷道及時(shí)進(jìn)行主動(dòng)支護(hù)，提高巷道圍巖整體完整性和強(qiáng)度，有利于留巷后期巷道的整體穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 柏建彪，侯朝炯.復(fù)合頂板極軟煤層巷道錨桿支護(hù)技術(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2001，20（1）：53-56.

[2] 張東升，繆協(xié)興，茅獻(xiàn)彪.綜放沿空留巷頂板活動(dòng)規(guī)律的模擬分析[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001（3）：261-264.

[3] 王衛(wèi)軍，李樹清.深井煤層巷道圍巖控制技術(shù)及試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005（10）：2102-2107.

[4] 張農(nóng)，李桂臣，許興亮.泥質(zhì)巷道圍巖控制理論與實(shí)踐[M].徐州中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[5] 張農(nóng)，王成，高明仕.淮南礦區(qū)深部煤巷支護(hù)難度分級(jí)及控制對(duì)策[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28（12）：2421-2428.

[6] 康紅普，林健，吳擁政.全斷面高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨索支護(hù)技術(shù)及其在動(dòng)壓巷道中的應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào)，2009，34（9）：1153-1159.

[7] 張農(nóng)，李學(xué)華，高明仕.迎采動(dòng)工作面沿空掘巷預(yù)拉力支護(hù)及工程應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，22（12）：2100-2105.endprint

摘 要：該文對(duì)涼水井煤礦實(shí)施沿空留巷的可行性進(jìn)行了研究，結(jié)合涼水井煤礦的實(shí)際地質(zhì)條件，通過數(shù)值模擬研究巷旁充填體的寬度及巷道支護(hù)參數(shù)，對(duì)沿空留巷的實(shí)施提供了可靠的理論指導(dǎo)基礎(chǔ)，為節(jié)約煤炭資源并提高經(jīng)濟(jì)效益指明了方向。

關(guān)鍵詞：沿空留巷 ?巷旁充填 ?支護(hù)參數(shù) ?FLAC5.0 ?數(shù)值模擬

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0096-02

1 涼水井煤礦開采現(xiàn)狀

涼水井煤礦主采煤層為4-2煤層，厚度0.30～4.20，平均厚度2.98 m，含夾矸0～3層，夾矸厚度0.06～0.75 m，一般厚度0.20 m左右，巖性多為泥巖和粉砂巖。目前4-2煤工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為240 m，相鄰工作面間距為20 m，回采過程中實(shí)際留設(shè)煤柱14.6 m。煤層頂?shù)装迩闆r如表1所示。

2 實(shí)行沿空留巷的必要性

（1）4-2煤層為涼水井煤礦主采煤層，煤炭賦存條件穩(wěn)定且儲(chǔ)量豐富，采取沿空留巷后可以減少14.6 m煤柱中的煤炭損失，提高涼水井煤礦原煤回采率，增加了煤炭產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（2）沿空留巷可以少掘一條順槽，不僅降低掘進(jìn)成本，而且加快了工作面的布置，有助于緩解采掘接替緊張，為綜采工作面接替創(chuàng)造條件。

（3）采取沿空留巷后，由于沒有了區(qū)段隔離煤柱，避免了在隔離煤柱處形成高應(yīng)力集中區(qū)，為下部薄煤層開采創(chuàng)造了良好的條件。

3 沿空留巷的主要形式

為了回收傳統(tǒng)采礦方式中留設(shè)的保安煤柱，采用一定的技術(shù)手段將上一區(qū)段的順槽重新支護(hù)留給下一個(gè)區(qū)段使用，這種留巷的做法是沿著采空區(qū)邊緣在原順槽位置保留就稱為沿空留巷。

3.1 砌體墻法

主要是緊靠采空區(qū)砌筑一道隔離采空區(qū)的密閉墻體。此方法操作工序簡(jiǎn)單，而且容易實(shí)現(xiàn)，但該方法存在的問題為不能解決墻體與頂板的接頂問題，往往會(huì)造成頂板過量離層使得支護(hù)效果不佳。

3.2 高水材料高效充填支護(hù)法

隨工作面在采空區(qū)所在一側(cè)構(gòu)筑巷幫充填體形成巷幫支護(hù)帶。該支護(hù)方法一般使用材料強(qiáng)度低，用量大且不能有效控制直接頂?shù)碾x層和及時(shí)切斷直接頂，不利于保持巷道的穩(wěn)定性。同時(shí)，由于成本高，支護(hù)效果差，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用很少見。

3.3 現(xiàn)澆混凝土隔墻法

在采空區(qū)一側(cè)澆筑混凝土隔離墻，此方法適應(yīng)性廣，承載力高，能夠形成足夠的切頂強(qiáng)度，安全可靠，留巷工序可以實(shí)現(xiàn)高度的機(jī)械化，可以采用大型自移式沿空留巷充填支架，提高沿空留巷的安全性，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛接受。

3.4 封閉模鑄砌體混凝土法

封閉注漿指的是將砌體干砌成到一個(gè)封閉的袋模具內(nèi)形成一個(gè)袋模包裹的干砌體結(jié)構(gòu)，然后通過高壓將水泥漿體注入這個(gè)封閉到袋模中的干砌體的細(xì)小空隙內(nèi)，形成一個(gè)具有強(qiáng)力支撐力的新的混凝土結(jié)構(gòu)，砌體預(yù)制混凝土塊可以對(duì)頂板提供及時(shí)強(qiáng)大的被動(dòng)初撐力，有效減小了混凝土墻體的厚度，留巷施工快速，效果直觀。由于封閉模鑄砌體技術(shù)具有施工方便簡(jiǎn)單，支護(hù)強(qiáng)度高，密閉性好，設(shè)備投資小的優(yōu)點(diǎn)，任何礦都很容易上馬，因此，此技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。

涼水井煤礦煤層埋深較淺，巷道受較小的地應(yīng)力影響，不會(huì)產(chǎn)生高壓蠕變、流變等失穩(wěn)現(xiàn)象，而且巷道頂?shù)装寰鶠楹裆皫r巖層，圍巖強(qiáng)度大且結(jié)構(gòu)完整，由于具有厚且堅(jiān)硬的直接頂，可以在采空區(qū)切頂垮落后形成具有較高強(qiáng)度的支撐梁結(jié)構(gòu)，為沿空留巷創(chuàng)造了良好的條件。

4 沿空留巷可行性及參數(shù)的數(shù)值模擬研究

采用FLAC5.0數(shù)值模擬軟件對(duì)沿空留巷寬度進(jìn)行研究，從而為留巷施工參數(shù)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性建議。

4.1 數(shù)值模型的建立

沿空留巷巷內(nèi)采用錨桿支護(hù)作為基本支護(hù)形式，因此巷道開挖后采用錨桿（索）的支護(hù)形式進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析，具體支護(hù)參數(shù)為：頂板錨桿7根，長(zhǎng)度1.8 m，直徑18 mm，錨索3根，長(zhǎng)度7.5 m，直徑15.24 mm，右側(cè)幫部錨桿3根，長(zhǎng)度1.8 m，直徑18 mm。

分別對(duì)沿空留巷巷旁充填體寬度1.5 m、2 m、2.5 m、3 m、3.5 m、4 m、4.5 m、5 m進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。

4.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

在數(shù)值模擬計(jì)算過程中選取了巷道四周中點(diǎn)為位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)不同充填體寬度條件下巷道頂?shù)装寮皟蓭臀灰谱隽酥攸c(diǎn)監(jiān)測(cè)。

3 m的巷旁充填體寬度為沿空留巷成功與否的臨界寬度，充填體寬度小于3 m時(shí)，巷道頂板下沉劇烈，充填墻體坍塌破壞;充填體寬度大于3 m時(shí)，巷道頂板得到明顯控制，巷道整體結(jié)構(gòu)完整，并且隨著巷旁充填體寬度的進(jìn)一步增加，巷道圍巖位移量變化微小，對(duì)增強(qiáng)巷道穩(wěn)定性沒有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

隨著巷旁充填體寬度的增加，實(shí)體煤一側(cè)的壓力逐漸降低，同樣以3 m寬度為臨界寬度，充填體寬度小于3 m時(shí)，實(shí)體煤一側(cè)壓力出現(xiàn)集中應(yīng)力峰值，而充填體寬度大于3 m時(shí)，實(shí)體煤一側(cè)應(yīng)力集中現(xiàn)象消失。

沿空留巷成功與否關(guān)鍵在于巷旁充填體的強(qiáng)度是否足夠，增加巷旁充填體的寬度有利于回采后巷道的穩(wěn)定，但是當(dāng)充填體達(dá)到一定寬度以后，繼續(xù)加大充填體的寬度對(duì)維護(hù)巷道沒有根本性作用。

5 結(jié)語

（1）采用沿空留巷技術(shù)可以提高原煤回采率，增加煤炭產(chǎn)量，同時(shí)由于不留區(qū)段隔離煤柱，降低了下部薄煤層開采集中應(yīng)力，為下部薄煤層開采創(chuàng)造了有利條件，在涼水井煤礦實(shí)施沿空留巷具有必要性。

（2）涼水井煤礦的頂板以砂巖為主，圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且具有較高強(qiáng)度，為沿空留巷的實(shí)施提供了有利條件。

（3）數(shù)值模擬結(jié)果顯示：3 m的巷旁充填體寬度為沿空留巷成功與否的臨界寬度，充填體寬度小于3 m時(shí)，巷道頂板下沉劇烈，充填墻體坍塌破壞;充填體寬度大于3 m時(shí)，巷道頂板得到明顯控制，此結(jié)論對(duì)涼水井煤礦沿空留巷設(shè)計(jì)參數(shù)提供了指導(dǎo)性建議。

（4）沿空留巷成功的關(guān)鍵在于巷旁充填體的強(qiáng)度是否足夠，同時(shí)采用高強(qiáng)、高預(yù)應(yīng)力支護(hù)方式對(duì)巷道及時(shí)進(jìn)行主動(dòng)支護(hù)，提高巷道圍巖整體完整性和強(qiáng)度，有利于留巷后期巷道的整體穩(wěn)定。

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