上层煤柱对下覆巷道掘进的承压影响与支护对策

上层煤柱对下覆巷道掘进的承压影响与支护对策

马翠元

InfluenceoftheTopCoalPillarontheUnderRoadwayAdvancingPressure-bearingandSupportCountermeasures马翠元MACui-yuan曰孙明东SUNMing-dong（山东能源枣矿集团付村煤业有限公司，济宁277605）（ShandongEnergyZaozhuangGroupFucunCoalCo.，Ltd.，Jining277605，China）

摘要院付煤公司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:IntheadvancingprocessofFucunCoalMine3下401woodlane,affectedbymining-inducedstress,theroadwayroofbaseboardhassignificantadvancement,androadwaysupportisdifficult.Thispaperanalyzesthereasonsofcompressiondeformationofroadway,andputsforwardsomecountermeasuresforthesupportofsuccessfulimplementationintheconstructionsite,whichensuredthesafetyconstruction.

关键词院上层煤柱；下覆巷道；承压；支护对策Keywords:theupperpillar；underroadway；pressure-bearing；supportcountermeasures中图分类号院TD353文献标识码院A文章编号院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2.13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。

2.23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。

2.33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2-3酌H，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2.5滓。

应力影响范围分析：3下401材巷方位201毅01忆56义，与3上煤柱夹角13毅，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玉区：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域区为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。

4.23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。

4.33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。

参考文献院[1]钱鸣高等.矿山压力与岩层控制[M].中国矿业大学出版社,2003.[2]袁亮等.煤矿总工程师技术手册[M].煤炭工业出版社,2010.[3]杨更社.矿山巷道围岩自承能力的充分利用[J].陕西煤炭,1989(03).