上层煤柱对下覆巷道掘进的承压影响与支护对策

摘要： 付煤公司3下401材巷在掘进过程中受采动应力影响，巷道顶底板移近量显著，巷道支护困难。文章分析了巷道受压变形的原因，提出的支护对策在施工现场得到了成功实施，保证了安全施工。

Abstract: In the advancing process of Fucun Coal Mine 3 下401 wood lane, affected by mining-induced stress, the roadway roof baseboard has significant advancement,and roadway support is difficult. This paper analyzes the reasons of compression deformation of roadway, and puts forward some countermeasures for the support of successful implementation in the construction site, which ensured the safety construction.

关键词： 上层煤柱；下覆巷道；承压；支护对策

Key words: the upper pillar；under roadway；pressure-bearing；support countermeasures

中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）23-0156-02

0引言

付村煤业有限公司是一座设计生产能力270万吨的大型矿井，矿井主采煤层为3上煤和3下煤。3下煤层的直接顶为砂质泥岩，厚0.6米，性脆，水平层理明显，f=4-6；老顶为细砂岩，细粒结构，硅质胶结，f=6-8，致密坚硬。随着矿井开采的不断深入，3上煤层开采对3下煤层的影响逐渐显露。

3上401工作面于2010年11月回采结束，3上401小面于2011年12月开始回采。3下401材巷设计沿F14断层煤柱布置，3下401掘进工作面于2012年1月施工，3下403材巷在掘进过程中受动压影响明显。

13下401材巷受压显现状况

3下401材巷自2012年1月开始综掘煤巷施工，施工至导14点前110米煤体较为坚硬，巷道无动压显现。2012年2月26日在导14点前100-120米段逐渐有压力显现，现场采取了补打锚索梁措施，但未能阻止巷道变形的进一步发展。3月1日至3月4日，巷道变形量显著变化，顶底板移近量急剧增大，最大达100mm/d.迎头掘进时煤炮频繁。

23下401材巷受压显现原因分析

2.1 3上401工作面采动影响3上401工作面于2010年11月7日回采完毕，3下401材巷掘进时3上401工作面的超前压力影响（1年零6个月）已趋于稳定。3上401工作面停采线以外煤柱应力在底板中传递到3下巷道。

2.2 3上401小面采动影响根据巷道掘进度与3上401小面推进度对比，2月28日3下401材巷平面位置与3上401小面相距220m，3月25日巷道与3上401小面相距80m。按照采煤工作面超前压力影响规律，显然2月26日―3月5日3下401材巷受压变形与3上401小面的推进无关。

2.3 3上401煤柱的影响分析3下401材巷的受力变形是其上部的煤柱受压所致。

应力大小分析：根据上部煤层采动遗留煤柱引起底板岩层内应力分布规律可以看出，4-5米煤柱刚达到了应力最大值近2-3γH，应力在底板中的传播随深度增加逐渐减小，9-10米范围应力为2.5σ。

应力影响范围分析：3下401材巷方位201°01′56″，与3上煤柱夹角13°，巷道宽度为4.0m，计算下覆在煤柱下方的巷道长度L=35.2m，此段巷道受力较为明显。3下煤层顶板与3上煤柱间距为9-10m，埋深-340―-390，根据支承压力在煤层底板中的传播规律分析：上部煤层一侧采动，靠采空区侧0-10m范围底板岩层0-10m内应力相对较小，应力增高系数仅为0-0.5，对底板岩层影响几乎没有。而在靠煤柱侧0-10m应力系数增高，所以，距3上煤柱0-10m范围内底板岩层应力增高对3下巷道影响较大。根据计算，此段影响巷道长度为66m。由此，3上煤柱对3下401材巷影响范围理论计算长度应为35.2+66=101.1m。

2.4 岩性分析3下煤层直接顶为厚度0.6米的砂质泥岩，f=4-6，性脆，水平层理明显。因此，该直接顶承压能力较弱，受压后易产生碎裂。

2.5 巷道继续掘进受压分析3下401材巷继续掘进，在进入3上401小面底板前，受到3上401小面停采前煤柱的影响。3上401小面于2011年4月17日停采，此时3下巷道正好进入3上煤柱的应力影响范围。由此，3上401小面停采线前30米应为叠加应力影响区，受压最大，巷道变形量亦应最大。而巷道进入3上401小面采空区范围以里后，巷道受压影响基本可以忽略。

3巷道支护对策

3.1 根据3上401材巷的受压分析，巷道掘进期间主要受到3上401巷道煤柱和3上401小面停采煤柱应力集中的影响。根据受压程度不同，分段采取不同的加强支护措施。

3.2 Ⅰ区：为垂直煤柱压力影响区，巷道受压变化较大，采取架工字钢棚支护。

3.3 Ⅱ区为3上煤柱侧下压力区影响区，其中：A区为单纯巷道煤柱影响范围，B区为巷道煤柱+工作面停采煤柱复合影响区，C区为工作面后方压力影响区。A区采用的支护方式为：高强度锚杆+锚索+工字钢对棚复合支护；B区采用的支护方式为高强度锚杆+锚索+工字钢对棚复合支护；C区采用的支护方式为高强度锚杆+工字钢单棚复合支护。

3.4 不同支护形式的作用分析。锚杆+锚索+架棚支护的形式，锚杆作为主动支护，起基本的承压作用。锚杆支护的关键是要确保锚杆必须锚固到围岩松动圈以外，且必须施加一定的预应力。锚索控制顶板的深部离层，其主要特征是预应力大，支护强度更高，起锚杆支护的辅助作用。工字钢棚作为一种被动支护形式，起抗压变形的作用，工字钢棚支护的关键是棚体必须支设在实底上，棚架稳定连体，腰帮背顶要实。

4结论

4.1 集中应力的上层煤柱对下层巷道的影响破坏严重，必须引起高度重视。

4.2 3下巷道的掘进时间应根据接续实际，尽量在3上煤层动压稳定下施工。

4.3 3下煤层巷道的支护设计，必须充分分析巷道受压状况，采取可靠稳固的支护形式，避免巷道受压时因准备不足而影响安全和进度。

4.4 根据施工后巷道变形分析，高强度螺纹锚杆+锚索+工字钢棚式刚性支护能基本满足强动压下的巷道支护，架棚支护后巷道顶帮移近量控制在100mm，支护较为方便，对今后类似巷道的支护设计具有积极借鉴作用。

参考文献：

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[2]袁亮等.煤矿总工程师技术手册[M].煤炭工业出版社,2010.

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