孤岛工作面沿空掘巷围岩稳定性研究

综采面沿空留巷控制围岩稳定性技术研究摘要结合某煤矿综采1203工作面沿空留巷工程实例，探讨了综采工作面沿空留巷围岩失稳机理以及确保围岩稳定的措施，提出了综采面沿空留巷围岩稳定性技术，如巷道支护，为我国煤矿安全开采提供有益经验，有效提高煤矿生产安全性。

关键词综采面；沿空留巷；围岩；稳定性；支护当前煤炭开采深度不断增加，导致巷道岩层压力不断增加，给巷道维护带来较大困难。

为有效保障深部煤矿巷道围岩的稳定。

不少矿区都使用沿空掘巷法对煤矿开采巷道进行维护，该方法会造成煤炭资源浪费。

而沿空留巷法无须护巷煤柱，能大大节省资源，显著提升煤矿开采经济效益，优势明显。

无煤柱护巷方法布置巷道现采用沿空留巷方法成为煤炭开采的发展趋势，本文结合煤矿开采区1203工作面实际情况，研究了沿空留巷围岩稳定性控制技术。

并提出相应围岩稳定性控制措施，为我国煤炭安全开采提供有益借鉴。

1 综采面沿空留巷失稳机理分析由于成岩环境、岩石成分的差异，导致煤层顶板各个岩石层厚度、力学特性明显不同，其中一些质地坚硬的岩石层起到稳定岩石层的作用，一旦被破坏就会影响煤炭综采面沿空留巷道围岩的稳定性。

当煤炭综采面沿空留巷回采时，巷道上部覆盖的岩体大结构不会失稳垮塌，通过沉降变形后，重新分布应力最终达成新的平衡。

岩体大结构可以有效保护沿空留巷。

因此，可以在巷道周边设置锚杆进行巷道支护，并在巷道旁边充填墙体，在巷道内部进行辅助支护，使巷道与围岩构成一体式结构，称为沿空留巷围岩小结构[1]。

沿空留巷围岩小结构中的实体煤帮和充填体起到承载及抗变形作用，对于沿空留巷围岩小结构的稳定性和承载大结构的能力有直接影响。

沿空留巷围岩小结构属于巷道顶板煤岩体锚固结构、巷道旁充填墙体、底板无锚岩体结构、实体煤帮构成组合而成的稳定结构。

由于受到综采工作面采动影响，各处岩体会生变形，也可能出现非均衡問题，如底板应力分布不均衡，导致软底板岩层鼓起非对称。

巷道周围的应力分布有一定规律，导致沿空留巷围岩小结构各处应力存在差异，垂直荷载迅速在实体煤帮更深处集中，巷道顶板所受荷载较小。

孤岛沿空掘巷围岩变形机理及控制技术研究摘要：随着深部煤矿开采的深入，矿山围岩发生严重变形，孤岛沿空掘巷围岩变形更是明显。

本文以某煤矿孤岛沿空掘巷为研究对象，通过现场调查和样品实验，分析了孤岛沿空掘巷围岩变形机理，并提出了一系列控制技术。

结果表明矿山应采用适当的支护方式、优化布局并控制采煤速度等措施，可有效遏制孤岛沿空掘巷围岩变形，提高采煤效率和煤矿安全生产水平。

关键词：孤岛沿空掘巷，围岩变形，控制技术，采煤速度，支护方式1. 引言随着我国煤炭资源的逐渐枯竭，深部煤矿成为了重要资源开采行业。

然而深部煤矿煤层厚度大、围岩破碎裂解、煤层应力高等问题给安全生产带来了极大挑战。

其中孤岛沿空掘巷是目前深部煤矿开采中面临的一个难题，围岩变形引起的矿山事故时有发生。

因此，对孤岛沿空掘巷围岩变形机理及控制技术的研究具有重要意义。

2. 孤岛沿空掘巷围岩变形机理分析2.1 孤岛沿空掘巷围岩变形形态研究发现，孤岛沿空掘巷围岩变形主要表现为侧向变形和长向变形。

侧向变形包括破碎、塑性变形、张开和挤压等现象，长向变形包括开裂、滑移等现象。

2.2 围岩变形的原因分析在孤岛沿空掘巷开采过程中，因煤矿开采不均匀、地质构造复杂等原因，围岩受到了不同程度的应力作用，从而引起了变形。

针对不同的原因，我们提出了以下的防治措施。

2.2.1 煤矿开采不均匀由于煤炭分布不均匀，容易导致孤岛沿空掘巷出现应力集中现象，从而引起围岩破碎。

应对这种情况，应推行适当的支护方式，如在巷道顶部预留适当的空间隔断和加强补强等。

2.2.2 地质构造复杂在地质构造复杂的区域，因存在断层、褶皱等构造体，导致煤炭分布不均。

为了减少围岩破碎，可以采用适当的采场布局，尽量避免掘进路线经过这种区域；同时采取快速掘进、控制采煤大小等方式。

3. 围岩变形控制技术研究3.1 采煤速度控制在孤岛沿空掘巷开采过程中，采煤速度是控制围岩变形的一个重要因素。

在实际操作中应当对采煤速度进行控制和监测，制定合理的采煤速度方案，避免过高的采煤速度导致围岩变形的加剧。

沿空留巷的稳定性分析及应用【摘要】矿井沿空留巷技术是提高煤炭资源回采率的一项重要技术，能够减少煤柱损失、合理利用资源、降低成本。

对沿空留巷围岩的力学特性及岩层运动基本特征进行了分析，阐述了国内主要采用的沿空留巷布置方式及应用，并进行了优缺点分析，对于沿空留巷技术的应用和发展具有促进性。

【关键词】沿空留巷；稳定性分析；布置方式；充填体1 技术背景煤炭是世界上储量最多、分布最广的常规能源，也是重要的战略资源。

它广泛应用于钢铁、电力、化工等工业生产及居民生活领域。

而在我国的自然资源中，基本特点是富煤、贫油、少气，这也决定了煤炭在一次能源中的重要地位。

根据国家《能源中长期发展规划纲要（2004～2020年）》，中国将“坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略”，显然，在相当长的时期内，煤炭作为我国的主导能源不可替代。

而我国的煤炭资源开采普遍存在几大突出性问题，表现为：开采过程中煤炭资源浪费严重、煤炭资源综合利用率低、煤炭行业产业布局不合理、开采机械化程度低、原煤入洗率低、煤炭开发所带来的生态环境问题依然严峻。

提高煤炭资源采出率是煤炭开采的核心，而无煤柱开采技术是采煤方法的一项重大技术变革。

无煤柱开采就是紧贴采空区，保留和维护上一区段的运输巷作为下区段的回风巷，其间不留煤柱，故称为沿空留巷，相对于传统的开采方法可以减少区段运输巷和区段回风巷之间的煤柱损失，合理利用资源，另外也可以改善巷道维护、降低巷道掘进率、减少成本，同时对避免因煤柱和丢煤等引起的井下灾害（例如突出矿井要求的无煤柱开采等）有明显的效果。

2 沿空留巷岩层运动基本特征及稳定性分析沿空留巷和回采面均位于采空区边界和煤体的交界处，一方面其一侧受到煤壁和支护系统的支撑，导致顶板倾斜下沉，另一方面由于底板在高应力作用下发生塑性变形或破坏，向自由空间发生移动会造成底鼓。

2.1 沿空留巷岩层运动基本特征采空侧顶板应力分布分为增压区、卸压区、卸压稳定区。

第二章沿空巷道围岩变形破坏机理及稳定性分析巷道围岩变形破坏是巷道失稳的外在表现，研究沿空巷道变形破坏机理是研究巷道失稳的前提与基础。

因此，本章通过通过理论分析、数值模拟结合现场观测研究沿空巷道围岩变形破坏特征，归纳出其影响因素，为研究沿空巷道失稳机理及巷道控制技术打下基础。

2.1沿空巷道围岩应力分布规律巷道表面位移、破坏表现为巷道顶底板及两帮的变形破坏，在沿空掘巷围岩结构中小煤柱的变形失稳是整个巷道变形失稳的重点，围岩结构的应力变化引起巷道的变形，因此有必要对沿空掘巷的围岩结构的应力变化进行深入分析。

有研究表明，沿空掘巷在掘进及回采期间巷道围岩应力表现出一定的规律性[24-27]。

（1）顶板①垂直应力在巷道的掘进期间，由于破坏了巷道原来的应力平衡状态，引起应力重新分布。

垂直应力沿着顶板层面呈现非均匀状态，巷道中部的垂直应力明显较低，而在煤帮附近应力较高，这是因为由于巷道开挖形成了类似于压力拱的结构存在。

在巷道从掘进到稳定期间，垂直应力在整个层面上都有不同程度的降低，这就造成了顶板的变形主要发生在中浅部围岩，且优以顶板的中部破坏严重。

②水平应力在受到本工作面采动影响时，水平应力有明显的上升。

顶板中应力的明显上升，由于压曲作用的存在，致使巷道中垂直应力增大，顶板将在大范围内下沉和变形。

（1）小煤柱帮掘巷前靠近上工作面采空区部分为破碎区，靠近巷道部分为原来承受高压的弹性区与塑性区，掘巷后煤体应力急剧降低，发生破坏而卸载，产生向巷道方向的位移。

①垂直应力在小煤柱与巷道顶板的交界处，垂直应力呈现基本一致性，靠近采空区一侧的煤体因破坏而卸载，应力水平较低。

靠近巷道一侧煤体应力相对较高，垂直应力明显集中，受回采时影响达到最大值。

②水平应力沿小煤柱宽度方向，应力分布呈现明显的区域性，从靠近采空区侧依次分为破裂区、塑性区和弹性区。

具体见图2-1，在煤柱两侧存在破裂区，应力承载能力小。

在巷道掘进及稳定期间，水平应力沿煤柱高度方向上的分布呈现一致性，应力集中程度较低，在受本工作面采动影响时，在煤柱高度范围内水平应力均有不同程度增加的趋势。