回采礦壓在沿空巷道中的顯現規(guī)律分析

高長征

（中煤新集能源股份有限公司劉莊煤礦，安徽 阜陽 236234）

兩個工作面之間留小煤柱，使下工作面的回采巷道位于側向支撐壓力環(huán)境中，即沿空掘巷護巷方式；兩個工作面之間不留煤柱，使下工作面的回采巷道服務于下工作面回采，即沿空留巷護巷方式。沿空掘巷浪費資源較少，在上工作面穩(wěn)定后掘進，只受下工作面一次回采影響，支護難度較低。下面將就沿空掘巷工作面回采礦壓顯現規(guī)律及支護方案進行研究分析[1]。

1 工作面概況

劉莊煤礦131303工作面位于一水平1313采區(qū)。該工作面西起東三（13-1）煤集中上山，東至F39斷層及東三（13-1）煤東采區(qū)集中上山，北側為131301采空區(qū)，南側臨近東三集中軌道大巷。工作面總體為一單斜構造，工作面內地層總體走向 80～110°，傾向 170～200°，傾角 12～21°，平均傾角為15.7°。該工作面內煤巖層起伏變化不大，預計正常情況下工作面回采過程中最大仰采角度為6°，最大俯采5°。開采的13-1煤總體結構簡單，局部夾薄層夾矸，因含夾矸范圍較少，煤厚3.15～4.97m，平均厚度4.16m。

工作面采用三巷布置方式，即布置軌道順槽、膠帶順槽和瓦斯抽排巷，軌道順槽和膠帶順槽等距平行，工作面切眼斜長310m。巷道支護情況見圖1、圖2。

圖1 131303軌道順槽支護設計斷面圖

圖2 131303膠帶順槽支護設計斷面圖

工作面使用ZZ10000-22/45型支撐掩護式液壓支架支護頂板，全部垮落法控制采空區(qū)頂板。膠帶順槽采用ZT2×3200/24/45型超前液壓支架進行超前支護，超前支架安裝長度21m，每兩架一組，共4組。軌道順槽采用ZT2×4000/18/35型超前液壓支架進行超前支護，超前支架安裝長度28m，每兩架一組，共4組。

131303 軌道順槽距131301膠帶順槽層間距平均為7m，小于平均值有三處，即131301膠帶順槽避難硐室處僅為1.7m及2m，131301膠帶順槽巷幫硐室處為5m。其中131301膠帶順槽避難硐室影響范圍內在131303軌道順槽施工U型棚進行加固。見圖3、圖4。

圖3 131303軌道順槽與131301工作面平面位置關系

圖4 131303軌道順槽與131301采空區(qū)位置關系

2 礦壓觀測設備設置及觀測要求

2.1 礦壓觀測設備的設置

131303 工作面選用ZZ10000/22/45型液壓支架182臺，設置22塊YHY60（B）礦用數字壓力計，兩巷自移超前支架設有2塊YHY60（B）礦用數字壓力計。軌道、膠帶順槽分別設28個和37個頂板離層儀輔助觀測兩巷頂板變化情況，另軌道順槽設13個位移點輔助觀測巷道頂、幫變化，并隨工作面回采在距工作面0～200m范圍內布置臨時位移點，同時軌道、膠帶順槽分別設8個和7個錨桿（索）測力站觀測錨桿（索）受力變化情況。

2.2 位移測點布置和觀測方法

（1）布置要求。在超前支護段向外，觀測50m范圍內的巷道位移量時，位移觀測點不少于2個，超過50m的長距離巷道位移觀測可50m設置一處觀測點。

（2）觀測要求。每7d觀測一次，壓力顯現明顯的特殊地段加強觀測頻率。

3 回采礦壓對沿空掘巷的影響

3.1 支護方案調整前礦壓顯現規(guī)律

通過對位移點的加密觀測后發(fā)現，由于現場存在重復刷幫、臥底作業(yè)，導致位移曲線內存在負數，且誤差較大，經數據梳理后發(fā)現，分中左位移量較分中右位移量較大，分中左位移速度最大達168.33mm/d（1'#位移點），線下位移量較線上位移量較大，線下位移速度最大達69.17mm/d（3'#位移點）。

頂板下沉速度大致相同，距離工作面上出口較近的1#點，頂底板及幫部變化速度都相對較快，越靠近超前支護段底鼓速度快，南幫（煤壁側）位移速度快；受回采動壓影響50m范圍2#點北幫（采空區(qū)側）位移速度快。隨著工作面的推進，超前支護50m范圍內頂板下沉速度基本為70～100mm/d變化，幫部變化約為300mm/d，煤壁側變化量較大，超前支護15m向外底鼓速度較快。

3.2 支護方案動態(tài)調整后巷道礦壓顯現

（1）拆除自移支架，替換成單體拖棚支護（即單體鉸接梁拖棚），4-5路走向布置，棚距1～1.3m，超前支護長度不小于40m，因巷道北側為采空區(qū)，靠近北幫兩路為一梁雙柱（即一根鉸接梁配合使用2根配套單體）。

（2）由于巷道北幫為采空區(qū)，采取超前刷巷道南幫，刷擴寬度為1.5～2.0m（巷道總寬≥5.5m），刷幫后采用施工橫向錨索吊梁（錨索Ф21.8×9200mm配合12#工字鋼梁，眼距1.2m），吊梁間距＜1.5m，把刷幫后頂板與原巷道頂板有效連接成一個組合整體。

（3）針對巷道破碎嚴重段，采取每間隔10m不間斷注化學加固材料固化幫頂。

采取以上支護措施后，經觀測分析巷道頂、幫位移量較加固前變化速度明顯減小，詳見表1。

表1 支護方案動態(tài)調整前后礦壓顯現對比表

4 結語

沿空掘巷施工比較簡單，在選取合理尺寸的護巷煤柱后，采空區(qū)不需要充填體，降低了巷道的維護費用，更便于在煤礦內大范圍推廣[2-4]。采用簡化超前支護，在保證安全生產的前提下，生產效率有較大提高。在具體施工中應注意：

（1）回采時，在能夠保證安全生產的前提下，宜采用單體拖棚支護，且應適當增大支護長度。

（2）超前支護向外段超前刷幫后，采用走向錨索吊梁將刷幫后頂板及原巷道頂板有效連接。若頂板破碎嚴重，采取不間斷注加固材料，使破碎段頂板凝結，確保支護強度。

（3）超前支護向外段超前刷幫長度不宜超過100m。