浅埋深小煤柱沿空掘巷围岩控制技术探讨

张哲瑞

（山西能源学院，山西 晋中 030600）

1 工程背景

薛虎沟煤矿2-106A工作面运输顺槽位于井田东北部，走向长200 m，倾斜长790 m，沿倾向推进，开采2#煤层。2#煤层位于山西组中上部，煤层厚度3.2～5.0 m，平均3.4 m，结构简单，煤层倾角平均为4°，工作面平均埋深200 m。2-106A工作面西北为2-105 工作面采空区，东北为井田边界，与老窑头煤业相邻，西南为南翼主运巷Ⅱ段、东南为2-106B工作面采空区。

2-106A工作面2#煤层老顶为中粒砂岩，厚度为3.6 m，灰白色，砂质结构，中厚层状构造，层理发育，坚硬稳定性较好；直接顶为砂质泥岩，部分区域受上分层采空影响冒落；直接底为砂质泥岩，厚度5.2 m，层状结构，含植物化石且质软。为优化采区巷道布置、节约支护成本、提高煤炭采出率，该工作面运输顺槽采用窄煤柱护巷的方式施工。

2 合理煤柱宽度确定

沿空掘巷作为一种较为特殊的回采巷道，它不仅能够提高矿井回采率，也有利于巷道围岩稳定，逐渐成为现阶段矿井的主要发展方向［1］。参考已有的相关研究成果，煤柱尺寸过宽会造成煤炭资源浪费，煤柱尺寸过窄则导致煤柱应力集中，破碎区范围内裂隙发育，煤柱失去承载性能而发生变形破坏。因此，区段煤柱的宽度应大于极限平衡条件下的区段煤柱宽度，为此建立合理宽度的计算模型见图1。

图1 沿空掘巷窄煤柱合理宽度计算模型

由围岩平衡极限理论［2-3］可得留设煤柱最小宽度为：

其中，塑性区的宽度X1为：

式中：Xl为上个工作面采空区侧煤岩体塑性区的宽度；X2为巷道锚杆支护煤柱侧锚杆长度；……