厚煤层窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性控制技术研究

原长春

（晋能控股煤业集团成庄矿，山西 晋城 048021）

1 工程概况

成庄矿5315 工作面采用综采放顶煤开采，开采3 号煤层，平均厚6.2 m，倾角3°，埋深在360～448 m 之间。直接顶为泥岩，厚4.4 m；基本顶为砂质泥岩，厚83 m；直接底和基本底为泥岩，厚6 m。53151 巷为5315 工作面皮带顺槽，53151 巷沿3 号煤层顶板留窄煤柱沿空掘进，巷宽5.5 m，巷高3.5 m，长度1 986.04 m。5315 工作面回采范围内存在多个断层和陷落柱。

2 窄煤柱宽度分析·

窄煤柱沿空掘巷[1-3]是指在上个工作面采空区侧向应力降低区内，留设小煤柱沿空掘巷，利于巷道围岩稳定。根据以往3 号煤层综放工作面矿压观测结果，工作面侧向支承压力峰值距顺槽巷帮平均约15 m，考虑巷道掘进宽度，对3 m、5 m、7 m 和10 m 宽度煤柱稳定性进行数值模拟，分析不同宽度煤柱塑性区分布情况。模型结合现场实际情况，取工作面最大埋深，同样支护形式和应力环境，模拟结果如图1。

图1 不同宽度窄煤柱塑性区分布图

由图1 可以看出：（1）留设3 m 煤柱时，由于采动应力作用，煤柱完全处于塑性破坏状态，不利于巷道围岩稳定；（2）留设5 m 煤柱时，煤柱内部存在1.5 m 的弹性核，没有完全塑性破坏，能够承受较大的载荷；（3）留设7 m 煤柱时，煤柱内部弹性核增大到约4 m，煤柱承载能力进一步增强；（4）留10 m 煤柱时，煤柱内部弹性核增大到约7 m。

故此，护巷煤柱宽度不宜小于5 m。为保证沿空掘巷巷帮锚杆索的锚固可靠，窄煤柱内部弹性核不宜过小，故此决定窄煤柱留设宽度不小于6 m。

3 沿空巷道围岩协同控制技术

由于窄煤柱沿空掘巷受采动应力影响，围岩较为破碎，加之地质构造等影响，将锚杆支护、注浆加固及辅助支护有机结合，形成围岩协同控制技术[4-6]。……