利民煤矿二次回采动压下窄煤柱沿空掘巷技术

运输顺槽围岩变形及锚杆载荷观测结果表明： 巷道全 断面 采 用 锚 杆 锚 索 支 护，效 果 显 著； 通 过 09113 及 09114 工作面窄煤柱矿压观测分析： 巷道顶底板、两帮 平均移近量基本不超过 300mm、400mm； 沿空掘巷处在 采空区侧向应力降低区，实体煤帮围岩应力、锚杆载荷 显著大于窄煤柱帮。09114 工作面回采期间，09115 运 输顺槽顶底板移近量 50mm，两帮移近量 80mm，巷道围 岩整体稳定性好，为工作面快速推进创造了有利条件。
4 锚杆支护参数
采用实验室数 值 模 拟 和 工 程 类 比 的 方 法，综 合 工 程类比法和 Flac 数值模拟结果，确定 09115 工作面运 输顺槽为 4500 × 3100mm，采用锚梁网锚索联合支护形 式，顶部及帮部 选 用 左 旋 高 强 度 螺 纹 钢 锚 杆 和 小 孔 径 预应力锚索，对试验巷道的顶、帮进行支护。锚杆规格 Φ20 × 2400mm，顶部间排距为 800 × 800mm，帮部间排 距为 650 × 800mm。锚索使用 Φ17． 8mm 的钢绞线，规 格为 Φ17． 8 × 7200mm，间排距 1500 × 2400mm； 树脂锚 固剂采用 MSZ2360 型锚固剂，顶部锚杆每根使用 2 个 锚固剂，锚固力达到 100kN，预紧力达到 150N·m； 帮 部锚杆每根使用 2 个锚固剂，锚固力达到 70kN，预紧 力达到 100N·m； 锚索每架使用 4 个锚固剂，锚固力达 到 15kN，预紧力达到 150N·m，锚梁用 Φ14mm 的圆钢 焊接而成，外宽 68mm，2． 6kg / m； 网片采用 8#铅丝菱形 金属 网，网 格 45 × 45mm，3． 5kg / m，网 片 搭 接 长 度
2012 年第 6 期
49
利民煤矿二次回采动压下窄煤柱沿空掘巷技术
刘国强，渠殿宝
（ 神华乌海能源利民煤焦有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 016064）
摘 要 内蒙古利民煤焦有限责任公司煤矿 09115 运输顺槽沿空掘巷窄煤柱留设及锚杆支护技术应用的成功，为矿井实现高产高效、提高煤 炭采出率、改善巷道维护状况、降低支护成本，提供了可靠的理论依据和技术途径。 关键词 沿空掘巷 窄煤柱 巷道维护 中图分类号 TD822 + ． 2 文献标识码 B doi： 10． 3969 / j． issn． 1005 － 2801． 2012． 06． 32
2 生产地质条件
内蒙古利民煤焦有限责任公司煤矿主要开采 8、9 － 1、9 － 2、16 号煤层四层煤，091 采区主采 9 #煤，中间 夹矸层厚 0. 25m，该面煤厚 2. 87 ～ 3. 9m，平均 3. 08m， 煤层平均埋深 300m，赋存稳定，煤层夹矸岩性多为泥 岩或炭质泥岩、砂 质 粘 土 岩，顶 板 岩 性 以 砂 质 泥 岩、砂 质粘土岩、粘土岩为主，局部为细 ～ 粗粒砂岩、泥岩。
50
2012 年第 6 期
200mm。支护断面见图 1。
图 1 09115Fra Baidu bibliotek运输顺槽支护断面图 5 应用情况
内蒙古利民煤焦煤矿 09115 工作面运输顺槽沿空 掘巷锚杆支护 工 程 实 践，在 使 用 过 程 中 巷 道 不 需 要 返 修，完全满足生产要求。09114 工作面回采期间，09115
（ 2） 沿空掘巷的窄煤柱尺寸决定了巷道与上区段 工作面回采空 间 的 距 离，从 而 决 定 了 巷 道 受 侧 向 支 承 压力的影响程度； 同时，窄煤柱的尺寸也将直接关系到 窄煤柱自身的承载能力。
（ 3） 窄煤柱的宽度应能保证锚杆支护在操作上的 可行性。综上研 究 后 认 为，在 巷 道 围 岩 中 等 稳 定 条 件 下，窄煤柱较为合理的宽度在 5m 左右较为合适。
3 窄煤柱宽度确定
中国矿业大学采用数值模拟的方法研究得出了采 空区侧向支承 压 力 分 布 对 巷 道 稳 定 性 的 影 响 ，通 过 对 侧向支承压力 极 值 左 侧 的 塑 性 煤 体 进 行 划 分 ，比 较 留 设不同宽度煤柱沿空掘巷的稳定性。回采巷道采用沿 空掘巷的关键技术是在留设尽可能小的煤柱宽度前提 下，充分利用破碎煤体的残余强度，以达到其最大塑性 承载能力，留设 3 ～ 5m 宽度的煤柱维护状况较好，而变 形量较小，是 比 较 合 适 的。考 虑 掘 进 超 挖 及 上 工 作 面 回采后的片帮 等，同 时 保 证 煤 柱 内 有 足 够 宽 的 可 锚 区 域，确定 09114 工作面区段保护煤柱即窄煤柱留设宽 度为 5m。
* 收稿日期：2012 － 05 － 02 作者简介：刘国强（ 1987 － ） ，男，2006 年毕业于甘肃煤炭工业学校
采矿工程专业，现任神华乌海能源利民煤焦有限责任公司生产技术 部副部长，从事煤矿生产技术管理及采掘设计工作。
底板岩性以泥岩、粘土岩、砂质粘土岩为主，局部为砂质 泥岩、炭质泥岩、细粒砂岩。09115 工作面运输顺槽为矩 形断面，巷道为 4. 5 × 3. 1m（ 宽 × 高） ，沿煤层顶板掘进。 本区地应力测试结果显示，09115 工作面最大水平主应 力 σH 为 9. 22MPa，最小水平主应力 σH 为 5. 18MPa，垂直 主应力为 7. 75MPa，整体上属于低应力场。
合理窄煤柱宽度可以通过工程实践分析法确定， 沿空掘巷的窄 煤 柱 设 计 具 有 很 强 的 工 程 特 征 ，故 窄 煤 柱宽度还应考虑工程中的一些要求。沿空掘巷采用锚 杆支护时，窄煤柱的确定应充分考虑以下三个问题：
（ 1） 对沿空掘巷的窄煤柱来说，靠上区段工作面 采空侧煤体中 存 在 一 定 范 围 的 破 碎 区 ，当 在 巷 道 侧 窄 煤柱中安设锚 杆 时，其 宽 度 最 好 应 能 使 锚 杆 位 于 采 空 侧所形成的破 碎 区 之 外，这 样 锚 杆 作 用 在 较 为 稳 定 的 煤体中，可以保证锚杆可靠的锚固能力。
1 煤柱宽度的影响因素
在窄煤柱条件下，沿空掘巷在巷道掘进期间，由于 围岩的变形量 普 遍 较 小，窄 煤 柱 宽 度 对 巷 道 围 岩 变 形 量的影响不是很明显； 但巷道在受本工作面的采动影 响时，巷道围岩 的 变 形 量 均 较 大，在 此 情 况 下，合 理 的 窄煤柱宽度与巷道的稳定性有很大的关系。