沿空掘巷在三软煤层中矿压显现规律

沿空掘巷在三软煤层中矿压显现规律

李心愿

李心愿

河南省三门峡市陕县观音堂镇河南大有能源股份有限公司石壕煤矿河南三门峡472123

摘要：石壕煤矿13261工作面下巷是石壕煤矿首个沿空掘巷工作面，是沿空掘巷技术在石壕煤矿的首次应用，在巷道掘进过程中，克服了三软煤层压力大，相邻工作面回采影响等困难，实现了巷道零修护，大大提高了资源回收率，取得了良好的经验。

关键词：沿空掘巷；小煤柱；三软煤层；松帮卸压；空顶让压；复合支护

1.工作面简介

石壕煤矿位于河南省陕县，可采煤层为二迭系下统山西组所含之二1煤层，煤厚变化较大，属三软不稳定煤层，矿压大，13261下巷位于矿井北翼三区轨道下山南侧，下部与13251回采工作面相邻，与13251工作面上巷间距为4至5米，且本掘进工作面开口时13251工作面回采尚未结束，尚有120米。本掘进工作面设计长度为900米，采用锚杆、网、索、36U型棚复合支护，腿长3500，梁长4900。巷道沿煤层顶板掘进，顶部打设锚杆、锚索、挂网，巷帮不打设锚杆、锚索，采用正台阶掘进，爆破落煤，上半部超前3米打设锚杆、锚索、挂网，台阶到顶板高2.3米，后部架设U型棚支架，打设锚杆、锚索与架棚平行作业

2.矿压在掘进工作面纵向显现规律及对巷道支护的影响

在巷道掘进过程中，随着掘进头与下临的13251工作面的距离不断变化而变化，其中距离13251回采面在前后30米以内距离为受采动影响最大的区域，与13251回采面距离前55米以内至回采后220米为采动影响稍大区域，回采面前50米以外和回采面220米以后为采动影响微弱区域，矿压显现强烈的区域随回采面的推移而推移，具体情况如图1

图1

在巷道掘进过程中，对回采动压影响区域，通过采取打设工字钢门式支架、打设点柱等加强支护措施，钻孔卸压、松帮卸压等卸压措施，取得了良好的支护效果。

为了加强支架在采动影响区域内的支撑力，分别采用打设中点柱和打设门式支架两种方式进行加强支护实验，都取得了良好的支护效果，实践表明，打设门式支架支撑效果要优于打设中点柱，但是打设中点柱更便于操作。

实践表明，在工作面采空区顶板下沉影响范围内，只需要采取松帮卸压、钻孔卸压等措施，不需要对支架进行加强支护措施，就可取得良好的支护效果。

3.工作面顶板来压显现规律及对支架的影响

由于巷道顶板打设锚杆，锚索，锚杆间距为800*800，锚索间距为1.2米，排距为1.6米，每排打设三根锚索。顶板在锚杆，锚索，钢带，钢筋网共同作用下，基本形成一个整体，因此，顶板来压呈现先强，后弱，先快后缓的顶板整体下沉的规律。但是，这种顶板整体性下沉是一种缓慢下沉，不会造成巷道突然冒顶，砸坏支架的情况发生。

量观测记录如下：

测点2

在实践中，通过支架梁与顶板留有一定的让压空间，能够最大限度的发挥巷道支架的支撑力，大大延长支架的使用寿命。通过实践观察，当没有空顶让压距离时，巷道顶板整体下沉压力最大的时间段正好作用支架梁上，三天以内就会引起巷道支架显著变形，一周后，巷道支架将会从快速变形转换为缓慢变形。而当留有300至500的空顶让压空间时，一周后，由于巷道两帮被压实，两帮煤体支撑力增强，顶板下沉变缓，顶板与支架梁才刚刚接触，或尚有100的让压空间，当半年以后，由于顶板对巷道支架的压力小于支架及两侧煤体提供的支撑力，巷道支架没有明显的变形，大大降低了巷道的修护率。

4.巷道顶板压力对巷道支架设计的影响

（1）由于巷道顶板有一定的倾角，并且，在锚杆、网、索共同作用下，成为一个整体，所以在顶板下沉的接触到U型棚梁时，顶板对支架的压力是沿着接触点垂直于巷道顶板的方向。根据受力分析，巷道上帮U型棚支架腿与巷道顶板垂直时，巷道支架处于受力平衡状态，不易变形。

（2）由于巷道下帮为5米小煤柱，受下部工作面回采及顶板下沉影响，煤体极其破碎，巷道顶板下沉又呈现出下帮快，上帮慢，顶板倾角增大的规律，顶板倾角从开始到稳定，增加角度为1----5°（原顶板倾角为5---10°），这也会对支架受力产生一定的影响。

实践表明，当巷道支架腿直线段与巷道顶板近似垂直时，才可以保证支架保持最好的受力状态，支架变形最慢，当支架叉角过小，则会使支架腿受力不平衡，快速变形。

5.巷道侧压显现规律及影响

在巷道掘进过程中，巷帮煤体破碎，下帮小煤柱对支架的压力较弱，而上帮由于煤体厚，受上部煤体倾斜方向压力较大。

根据以上巷道侧压显现规律，需要及时采取松帮卸压措施，缓解侧压对巷道支架的压力。

实践表明，通过及时采取松帮卸压，打设卸压孔等措施，可以大大降低巷道侧压，延长支架的服务时间，从而实现三软煤层回采巷道零修护。

6、结论

通过对本次沿空掘巷矿压显现规律及实践总结，不但节约了煤炭资源，提高了资源回收率，也为该矿及相似地质条件矿井今后沿空掘巷提供了宝贵的经验。