关于单侯矿煤柱留设宽度的研究与分析

摘 要 开滦（集团）蔚州矿业有限责任公司是我国大型煤炭企业，是国家“九五”重点建设项目。本文着重分析蔚州矿区单侯矿煤层靠采空区侧矿压显现规律，介绍了留窄煤柱沿空巷道在巷道开挖前围岩的破坏特点、留窄煤柱沿空掘巷巷道支护的主要对象、巷道支护类型和支护参数的选择并就单侯矿6205N和6107S两个综采工作面的支护设计及施工方法，以及使用窄煤柱护巷的效果进行研究和分析。

关键词 沿空掘巷 留窄煤柱

中图分类号：P618.11

众所周知，锚杆支护方式的技术优势在于：能够及时主动地对顶板进行支护，并同时提供预紧力，防止顶板离层，保持和提高围岩的抗载能力。对于留窄煤柱沿采空区掘进的巷道而言，由于巷道邻近采空区，顶板在巷道开挖前就已经出现离层甚至断裂。因此在对此类巷道进行锚杆支护设计时，要根据巷道顶板的破坏情况及所留煤柱的承载能力，合理地选择锚杆支护类型及支护参数。该矿现在所留设的煤柱宽度为10m，前期也做过窄煤柱的尝试，效果并不理想，下面就窄煤柱的合理性进行分析，并找出该矿应用失败的原因。

1 留窄煤柱沿空掘巷支护的对象

1.1 巷道开挖前矿压显现规律分析

根据沿煤层倾斜方向的矿压显现规律可知，受工作面回采的影响，煤体内存在三个不同的应力分布区：靠近采空区的卸载区、支承压力显现区及煤体深部的原岩应力区。在支承压力形成初期，卸载区的范围一般为3～6m。但随着时间的增长应力分布会逐渐地趋向缓和与均化，支承压力的峰值逐渐降低，影响范围也逐渐加长，并最终形成长期稳定的残余支承压力。此时卸载区的影响范围接近10m。留窄煤柱沿空掘巷的目的就是要将巷道布置在卸载区内，以利于巷道的支护。

1.2 卸载区内的煤岩状况分析

由于该处煤体直接与回采工作面相邻，工作面在回采期间，煤体边缘受高应力的作用出现不同程度的变形、破碎，致使该区域内的煤体承载能力降低，形成压力卸载区；同时，回采工作面顶板的冒落将造成卸载区内的顶板出现离层、断裂，离层、断裂后的岩体承载能力大大降低。其上方岩体所产生的压力将向煤体深部转移，形成支承压力显现区。

1.3 巷道支护的对象

通过上述分析可知，留窄煤柱沿空巷道要将巷道布置在煤体的卸载区内。当巷道开挖后，为防止已断裂顶板失稳，需要对其进行及时支护。因此，留窄煤柱沿空掘进的巷道支护的对象就是卸载区内的破裂顶板。对巷道进行锚杆支护设计时，可依据悬吊理论视断裂岩体的厚度确定锚杆支护类型，可采用锚带网支护、锚带网索联合支护及锚杆、架棚联合支护等类型。

2 单侯矿沿空掘巷留窄煤柱宽度选取

2.1 单侯矿六煤层6105N工作面地质概况

单侯矿井2003年11月开始筹备， 2009年3月9日正式投入生产。

本工作面位于首采区北翼6煤层中部工作面，工作面标高：+640～+740 m。东为西庄村保护煤柱；西为6103N综采工作面，正在回采；南为东翼皮带大巷；北为单侯矿井田边界。上、下煤层无采掘活动。煤层厚度3.05-3.3m；煤层倾角0-15゜。6105N工作面以半暗淡型块煤为主。

2.2 巷道靠采空区侧所留煤柱的确定

为使沿倾斜支承压力峰值落在实体煤内部，巷道布置在应力降低区，因此煤柱一般采用窄煤柱。在实际工程中，为简化计算大都参照以下公式来确定煤柱的宽度。

2.3 巷道支护参数及支护效果

3 结束语

鉴于单侯矿6205N工作面窄煤柱护巷的经验总结，以及6107S回风巷沿空留设窄煤柱护巷成功案例，我们对窄煤柱护巷的技术应用使用提出了新的要求和补充，

第一：要合理布置工作面，做好规划衔接，对于窄煤柱保护的巷道尽可能的错开采掘交锋；

第二：新开掘的巷道要在充分跨落的采空区旁进行，例如6109S回采结束到6107S回风巷开掘间隔了18个月，否则极易可能由于老顶滞后垮落，引起窄煤柱过载失稳；

第三：在窄煤柱护巷的巷道掘进施工过程中一定要保证锚杆支护的强度，间排距合理布置，才能起到最好的支护效果。要避免仅凭经验盲目施工，造成巷道支护过于复杂、成本过高，不能充分体现锚杆支护的优越性，或由于支护设计的不合理，出现恶性顶板事故。