代軍

【摘 要】 合理的巷旁充填體寬度能夠為沿空留巷提供有效的巷旁支護(hù)阻力。本文在理論分析的基礎(chǔ)上，采用有限差分?jǐn)?shù)值計算軟件FLAC3D分析巷旁支護(hù)的寬高比為0.5、0.8、1.0和1.5時（對應(yīng)充填體寬度分別為1.5m、2.4m、3.0m和4.5m）巷道圍巖的變形特征，并進(jìn)行工業(yè)性試驗。結(jié)果表明，巷旁充填體寬度為3.0m，寬高比為1∶1，留巷圍巖變形趨于穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】 沿空留巷;充填體寬度;數(shù)值模擬

【中圖分類號】 TD353 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2019）04-0004-02 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

沿空留巷是無煤柱護(hù)巷的一種，本工作面的運輸平巷保留下來作為下一工作面的回風(fēng)順槽，其目的是減少資源損失、緩解工作面接續(xù)緊張等。沿空留巷圍巖控制是技術(shù)的關(guān)鍵，沿空留巷支護(hù)包括巷內(nèi)支護(hù)和巷旁支護(hù)，國內(nèi)大量學(xué)者做了大量研究，巷內(nèi)支護(hù)采用錨桿支護(hù)，巷旁支護(hù)主要為切頂成巷和充填體成巷。對于充填體巷旁支護(hù)，確定合理的巷旁充填體寬度可以切斷采空區(qū)外側(cè)懸露頂板，有效減少留巷頂板回轉(zhuǎn)下沉量，從而使得沿空留巷圍巖穩(wěn)定，學(xué)者們對確定巷旁充填體寬度做了大量研究。

本文以山西呂梁離石金暉榮泰礦10106工作面沿空留巷為研究背景，采用數(shù)值模擬方法對不同寬度的巷旁充填體對留巷穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究，并對巷道表面位移進(jìn)行現(xiàn)場觀測，留巷圍巖穩(wěn)定性較好。

1工程概況

山西呂梁離石金暉榮泰礦10106工作面回采10#煤層，埋深230m，煤層傾角2～7°，厚度為1.6～3.8m，平均厚3.0m，普氏系數(shù)f=2。10106工作面回采后進(jìn)行沿空留巷，作為下一工作面10110工作面的回風(fēng)巷使用。工作面走向長度900m，傾斜長度180m，工作面巷道布置示意圖如圖1所示。

2不同寬度巷旁充填體對留巷穩(wěn)定的影響

該礦煤層厚度為3m，選擇巷旁充填體寬高比0.5、0.8、1.0和1.5，對應(yīng)充填體寬度d分別為1.5m、2.4m、3.0m和4.5m。采用FLAC3D數(shù)值模擬，分析不同寬度巷旁充填體對留巷圍巖穩(wěn)定性的影響。

2.1模型的建立

模型采用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則，開采煤層頂?shù)装鍘r層物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

根據(jù)沿空留巷頂?shù)装鍘r層分布狀況，模型尺寸為138m×80m×33m（長×寬×高）。如圖2所示。根據(jù)對稱性原則，工作面開采寬度設(shè)定為100m，巷旁支護(hù)采用高強(qiáng)度膏體充填材料，充填材料其7d抗壓強(qiáng)度為15MPa，充填體高度均為3.0m，寬度d分別為1.5m、2.4m、3.0m和4.5m，緊隨工作面開采充填。巷道寬度為4.0m，高度3.0m。

2.2模擬分析

現(xiàn)對留巷圍巖移動變形曲線進(jìn)行分析。

從圖3（a）可知，充填體垂直位移整體在不斷增大，隨著寬度的增大，增大幅度在減小，當(dāng)d=2.4m時，垂直位移達(dá)到109mm而趨于穩(wěn)定，與d=1.5m相比，減小了86mm;當(dāng)d=3m時，垂直位移達(dá)到59mm后趨于平衡，比2.4m充填體減少了50mm;當(dāng)d=4.5m時，垂直位移達(dá)到36mm后趨于平衡，比3m充填體減少了23mm。充填體寬度由3m增加到4.5m，垂直位移變化較小，而充填體寬度增大了一半，因此，從支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效果的角度分析，充填體寬度d=3m較為合理同理分析，圖3（b）（c）充填體寬度選擇3m更為經(jīng)濟(jì)合理，寬高比為1∶1。

3工業(yè)性試驗

10106回風(fēng)順槽內(nèi)布置4個表面位移監(jiān)測測站，測站間隔200m，測站布置位置如4所示。

從巷道位移監(jiān)測曲線可以看出，工作面后方0～45m為劇烈影響區(qū)，工作面后方75m之后巷道變形量明顯減緩。巷道變形以頂?shù)装遄冃螢橹鳎忠缘坠臑橹饕冃?。底鼓量?50～220mm不等（b、c），但4#測站頂?shù)装遄冃我皂敯逑鲁翞橹?，底鼓量?0～70mm，頂板下沉110～150mm，這主要是因為該地段處于小構(gòu)造影響區(qū)，頂板不太穩(wěn)定，造成頂板下沉增加。

總體來說，巷道變形以底鼓為主，兩幫松軟時實體煤幫變形較大，采空區(qū)側(cè)幫變形均較小，頂板完整性好，頂板下沉量小，頂板完整性差時，頂板下沉可達(dá)到110～150mm，但總體巷道變形不大。

4結(jié)論

（1）充填體寬度為3m時，巷旁充填體垂直位移先增大后趨于穩(wěn)定，具有較好的承載能力。

（2）留巷頂?shù)装逡平亢蛢蓭拖鄬σ平枯^小，留巷處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）通過現(xiàn)場觀測，充填體寬度為3m，巷道變形主要以底鼓為主，而且變形主要發(fā)生于工作面后方0～45m，底鼓量范圍為150～220mm。

【參考文獻(xiàn)】

[1]華心祝，趙少華，朱昊，等.沿空留巷綜合支護(hù)技術(shù)研究[J].巖土力學(xué)，2006（12）：2225-2228.

[2]華心祝.我國沿空留巷支護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及改進(jìn)建議[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2006（12）：78-81.

[3]李化敏.沿空留巷頂板巖層控制設(shè)計[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2000（5）：651-654.

[4]陳勇，柏建彪，王襄禹，等.沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報，2012，37（6）：903-910.

[5]柏建彪，周華強(qiáng)，侯朝炯，等.沿空留巷巷旁支護(hù)技術(shù)的發(fā)展[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004（2）：59-62.

[6]陳勇，柏建彪，朱濤壘，等.沿空留巷巷旁支護(hù)體作用機(jī)制及工程應(yīng)用[J].巖土力學(xué)，2012，33（5）：1427-1432.

[7]趙雷.綜放工作面沿空留巷巷旁支護(hù)充填體強(qiáng)度研究[J].山西能源學(xué)院學(xué)報，2017，30（3）：18-21.

[8]田清.柔?；炷裂乜樟粝锛夹g(shù)應(yīng)用研究[J].山西能源學(xué)院學(xué)報，2018，31（5）：19-20，23.