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[摘要]：了提高煤炭回收率，在综放开采中沿空掘巷技术应用逐渐增多，而如何确定合理的沿空巷道位置，有效控制其围岩应力，并选择合理的支护方法与支护参数，已成为保障沿空巷道围岩稳定性的关键所在，也是目前巷道围岩控制及支护技术研究的热点。 本文深井沿空巷道的支护原则、巷道围岩主要控制方法及巷道锚杆支护技术等做了研究探讨，对同类工程具有一定的参考价值。
[关键词]：沿空巷道 支护技术 围岩
中图分类号：TU94+2 文献标识码：TU 文章编号：1009-914X（2012）26- 0468 -01
1深井沿空巷道支护原则
沿空巷道围岩比较松软，在采动影响下巷道围岩变形十分剧烈。在使用金属支架时，顶底板相对移近量一般均在300～500mm，少则100—200mm.严重时超过l000mm。巷道围岩变形量极大，其变形特点是（1）底鼓量很大，占顶底板移近量的比重高达70—80%（2）两帮移近量很大，可达顶底移近量的0.6 ～1.0倍。巷道围岩进入软岩状态前，巷道支护应努力改变围岩属性，改善围岩受力状态，增强围岩岩石力学性质以提高岩石的软化临界载荷，保持围岩的硬岩变形特征。巷道围岩进入软岩状态后，不可避免出现塑性区。塑性区改变了围岩的应力分布，应力集中向深部转移。深部岩石在三轴应力作用下、，其破坏可能性显著减小。为了保持稳定塑性区，限制非稳定塑性区的扩展，深井沿空巷道支护应具有以下特点：
1.1围压大小不仅对巷道围岩蠕变特性.有影响，而且对其自稳时间有显著影响。围压小，蠕变加剧，自稳时间短围压大，蠕变程度降低，自稳时间长。巷道支护应主动给围岩预紧力。
1.2理論分析和实践都说明，如果一次支护有足够的初撑力和支护阻力，有良好的让压性能和适当的让压限度，最好一次及时完成全部支护。
1.3围岩中的软弱夹层等结构面具有差异性变形的力学特点，必须通过支护方式或辅以注浆加固加以控制，才能出现均匀的塑性区。
2沿空巷道围岩主要控制方法
沿空巷道围岩控制主主要从降低围岩应力、提高围岩强度以及合理选择支护方式来考虑。主要控制方法有开掘卸压巷，梯形棚子支护，U型钢支护，锚杆支护等，下面进行分析
2.1开掘卸压巷。在厚煤层中沿顶板布置卸压巷，并对卸压巷两侧煤体进行松动爆破，‘使得作用于沿空巷道的高支承应力向煤体深部转移，降低巷道围岩应力，从而利于巷道控制。由于多掘了—条卸压巷，可能造成采掘接替紧张，同时带来通风安全等问题，以及如何提高卸压效果都是应该进一步研究的内容。
2.2梯形棚子支护。在围岩中等稳定条件下，沿空巷道大多采用矿用工字钢梯形棚子支护，这种支架具有结构简单和安设拆卸方便等优点，但存在两个严重缺陷：①承载能力和支护强度过低，不能主动承载，抗侧帮变形能力弱，对围岩变形的控制功能很小；（2）为刚性结构，支架本身无可缩性能，围岩的极限变形量只有200mm，远不适应围岩变形高达1000mm的沿空巷道。因而，受到采动影响时，远在工作面前方100—150m，支架就大量损坏和翻修或采用大批临时支柱维护，巷道断面收缩率高达50%以上，严重影响综放工作面的安全生产。因此，综放沿空巷道选用梯形棚子支护时应慎重考虑。沿空巷道完全选用该方式是不恰当的，应当和卸压巷联合，或跟锚杆支护联合等，以利于维护巷道。
2.3 U型钢可缩性支架。U型钢可缩性支架能有效控制巷道围岩的强烈变形，但未采取壁后充填、封底等配套措施下，其不能承受较大的水平应力，也很难实现均匀可缩的目的，若受力条件恶化以后，支护强度降低，将难以控制围岩变形，而且在采动影响期间，支架也会大量损坏。因此，在支架与围岩之间及采空区侧必须实施壁后充填，使支架、充填体和围岩三者形成共同作用的承载体系，才有可能提高支护强度，降低围岩变形量，有效地改善沿空巷道的维护。实践表明，U型钢可缩性支架壁后充填是行之有效、比较成熟的技术措施。但它的支护工作比较复杂，对加快掘进和回采会有影响，且成本较高。
2.4锚杆支护。锚杆支护技术是目前煤巷中比较成功并用得比较普遍的一种支护技术。和棚式支架相比，锚杆支护主动加固围岩，强化围岩强度，防止顶板早期离层，巷道基本不需修复.能保证巷道的安全、经济和陕速掘进。但是，在综放沿空巷道使用锚杆还不是很多，因此，为改善巷道维护状况、保证综放工作面顺利推进，在综放开采沿空巷道发展锚杆支护具有重要的理论和实用价值。
3沿空巷道锚杆支护技术
3.1锚杆支护作用机理。地下巷道围岩压力主要靠围岩自身来承担，支架只承担很小的部分，因此加固围岩，提高围岩强度是最科学、有效、经济的技术手段。巷道锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域的岩体相互作用而组成锚固体，形成统一的承载结构，锚杆支护的关键，是确保每一根锚杆都能实现“及时、主动、可靠、有效”，因此，必须采用“高锚固力”、“高预应力”高强锚杆，实现强力主动支护。综放面沿空巷道支护中采用锚杆锚固机理包括以下内容。
3.1.1改变围岩属性。对于地下巷道围岩，从工程实际需要出发，常抽象为各向同性材料。采用锚杆支护系统，锚杆作用于围岩内部，与围岩通过粘结剂成为——体。由于锚杆几何尺寸的影响，巷道围岩锚固体将由原来宏观各项同性属性变为横观各向同性。围岩属性改变是锚固作用机理的本质所在，反映出锚杆支护与其它传统支护方式本质的区别。
3.1.2改善围岩受力状态、增加围压。带托盘的锚杆对围岩的锚固力主要有两部分：第一部分是托盘对锚杆孔口及外段附近围岩的挤压作用力，称之为托锚力，托锚力在锚杆安设时上紧托盘后就存在，随围岩变形，该力逐渐增大。第二部分是锚杆对围岩的剪切作用力，称为剪锚力，随深入围岩该力加大至最大值后减小。锚固力的这种分布形式不仅使围岩表面及围岩内部受力状态由双向受压变为三向受压，改善了锚固区域内围岩受力状态，也可避免锚杆孔口的托锚力过大造成局部岩层松动破碎，有利于形成稳定的塑性区。
3.1.3加固围岩中软弱夹层。煤系地层中普遍发育有软弱夹层，软弱夹层等结构面具有差异性变形的力学特点。锚杆通过粘结剂和杆体对弱面施加轴向和切向约束，提高其刚度，控制差异性变形，出现均匀的塑性圈。
3.2锚杆支护的数值模拟。巷道掘进时最大主应力峰值位置向两帮转移。在未支护段，巷道两帮部分区域出现塑性屈服，小煤柱未能承受较大载荷，最大主应力峰值向实体煤深部及采空区深部转移，巷道上部围岩变形较大，其应力降低值范围远远大于支护段。在用锚杆支护段，巷道围岩基本保持稳定，最大主应力峰值都距围岩较近，小煤柱承受较大集中应力载荷。掘进头前方4m处也出现应力集中。
锚杆支护能极大地减少巷道围岩变形，改善围岩应力环境，提高围岩承载能力，但由于煤层厚度不均，对顶部煤层较厚区域，为防止顶部煤层与直接顶出现整体切落，因此应采用小孔径预应力锚索进行补强加固，由锚索承担可能冒落区域的全部载荷。对工作面辅顺超前压力影响范围较大，应实施超前段支护措施，以能够有效地维护沿空巷道。
参考文献
[1]金磊辉 纪道荣 于春贵 .深部薄煤层软岩、大矿压沿空留巷技术探讨[j] .黑龙江科技信息，2011（10）.
[2]吴西斌 王琼瑶. 台阶式沿空留巷技术351-2工作面中的应用[j] .山东煤炭科技，2011（01）.
[3]崔宁宁. 沿空留巷技术应用研究[j] .工会博览：理论研究，2011（05）.
[4]周义洲. 沿空留巷“y”型通风效果分析——1622（1）上风巷沿空留巷技术应用[j] .商品与质量：学术观察，2011（09）.
[5]冯志祥. 对煤矿开采沿空留巷支护技术的对策分析[j] .中国市场，2011（19）.
作者简介：
李国栋（1984— ），男，河南周口人，助理工程师，2008年毕业于河南理工大学采矿工程专业，现任赵固二矿抽采队队长，从事煤炭生产技术管理工作。
[关键词]：沿空巷道 支护技术 围岩
中图分类号：TU94+2 文献标识码：TU 文章编号：1009-914X（2012）26- 0468 -01
1深井沿空巷道支护原则
沿空巷道围岩比较松软，在采动影响下巷道围岩变形十分剧烈。在使用金属支架时，顶底板相对移近量一般均在300～500mm，少则100—200mm.严重时超过l000mm。巷道围岩变形量极大，其变形特点是（1）底鼓量很大，占顶底板移近量的比重高达70—80%（2）两帮移近量很大，可达顶底移近量的0.6 ～1.0倍。巷道围岩进入软岩状态前，巷道支护应努力改变围岩属性，改善围岩受力状态，增强围岩岩石力学性质以提高岩石的软化临界载荷，保持围岩的硬岩变形特征。巷道围岩进入软岩状态后，不可避免出现塑性区。塑性区改变了围岩的应力分布，应力集中向深部转移。深部岩石在三轴应力作用下、，其破坏可能性显著减小。为了保持稳定塑性区，限制非稳定塑性区的扩展，深井沿空巷道支护应具有以下特点：
1.1围压大小不仅对巷道围岩蠕变特性.有影响，而且对其自稳时间有显著影响。围压小，蠕变加剧，自稳时间短围压大，蠕变程度降低，自稳时间长。巷道支护应主动给围岩预紧力。
1.2理論分析和实践都说明，如果一次支护有足够的初撑力和支护阻力，有良好的让压性能和适当的让压限度，最好一次及时完成全部支护。
1.3围岩中的软弱夹层等结构面具有差异性变形的力学特点，必须通过支护方式或辅以注浆加固加以控制，才能出现均匀的塑性区。
2沿空巷道围岩主要控制方法
沿空巷道围岩控制主主要从降低围岩应力、提高围岩强度以及合理选择支护方式来考虑。主要控制方法有开掘卸压巷，梯形棚子支护，U型钢支护，锚杆支护等，下面进行分析
2.1开掘卸压巷。在厚煤层中沿顶板布置卸压巷，并对卸压巷两侧煤体进行松动爆破，‘使得作用于沿空巷道的高支承应力向煤体深部转移，降低巷道围岩应力，从而利于巷道控制。由于多掘了—条卸压巷，可能造成采掘接替紧张，同时带来通风安全等问题，以及如何提高卸压效果都是应该进一步研究的内容。
2.2梯形棚子支护。在围岩中等稳定条件下，沿空巷道大多采用矿用工字钢梯形棚子支护，这种支架具有结构简单和安设拆卸方便等优点，但存在两个严重缺陷：①承载能力和支护强度过低，不能主动承载，抗侧帮变形能力弱，对围岩变形的控制功能很小；（2）为刚性结构，支架本身无可缩性能，围岩的极限变形量只有200mm，远不适应围岩变形高达1000mm的沿空巷道。因而，受到采动影响时，远在工作面前方100—150m，支架就大量损坏和翻修或采用大批临时支柱维护，巷道断面收缩率高达50%以上，严重影响综放工作面的安全生产。因此，综放沿空巷道选用梯形棚子支护时应慎重考虑。沿空巷道完全选用该方式是不恰当的，应当和卸压巷联合，或跟锚杆支护联合等，以利于维护巷道。
2.3 U型钢可缩性支架。U型钢可缩性支架能有效控制巷道围岩的强烈变形，但未采取壁后充填、封底等配套措施下，其不能承受较大的水平应力，也很难实现均匀可缩的目的，若受力条件恶化以后，支护强度降低，将难以控制围岩变形，而且在采动影响期间，支架也会大量损坏。因此，在支架与围岩之间及采空区侧必须实施壁后充填，使支架、充填体和围岩三者形成共同作用的承载体系，才有可能提高支护强度，降低围岩变形量，有效地改善沿空巷道的维护。实践表明，U型钢可缩性支架壁后充填是行之有效、比较成熟的技术措施。但它的支护工作比较复杂，对加快掘进和回采会有影响，且成本较高。
2.4锚杆支护。锚杆支护技术是目前煤巷中比较成功并用得比较普遍的一种支护技术。和棚式支架相比，锚杆支护主动加固围岩，强化围岩强度，防止顶板早期离层，巷道基本不需修复.能保证巷道的安全、经济和陕速掘进。但是，在综放沿空巷道使用锚杆还不是很多，因此，为改善巷道维护状况、保证综放工作面顺利推进，在综放开采沿空巷道发展锚杆支护具有重要的理论和实用价值。
3沿空巷道锚杆支护技术
3.1锚杆支护作用机理。地下巷道围岩压力主要靠围岩自身来承担，支架只承担很小的部分，因此加固围岩，提高围岩强度是最科学、有效、经济的技术手段。巷道锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域的岩体相互作用而组成锚固体，形成统一的承载结构，锚杆支护的关键，是确保每一根锚杆都能实现“及时、主动、可靠、有效”，因此，必须采用“高锚固力”、“高预应力”高强锚杆，实现强力主动支护。综放面沿空巷道支护中采用锚杆锚固机理包括以下内容。
3.1.1改变围岩属性。对于地下巷道围岩，从工程实际需要出发，常抽象为各向同性材料。采用锚杆支护系统，锚杆作用于围岩内部，与围岩通过粘结剂成为——体。由于锚杆几何尺寸的影响，巷道围岩锚固体将由原来宏观各项同性属性变为横观各向同性。围岩属性改变是锚固作用机理的本质所在，反映出锚杆支护与其它传统支护方式本质的区别。
3.1.2改善围岩受力状态、增加围压。带托盘的锚杆对围岩的锚固力主要有两部分：第一部分是托盘对锚杆孔口及外段附近围岩的挤压作用力，称之为托锚力，托锚力在锚杆安设时上紧托盘后就存在，随围岩变形，该力逐渐增大。第二部分是锚杆对围岩的剪切作用力，称为剪锚力，随深入围岩该力加大至最大值后减小。锚固力的这种分布形式不仅使围岩表面及围岩内部受力状态由双向受压变为三向受压，改善了锚固区域内围岩受力状态，也可避免锚杆孔口的托锚力过大造成局部岩层松动破碎，有利于形成稳定的塑性区。
3.1.3加固围岩中软弱夹层。煤系地层中普遍发育有软弱夹层，软弱夹层等结构面具有差异性变形的力学特点。锚杆通过粘结剂和杆体对弱面施加轴向和切向约束，提高其刚度，控制差异性变形，出现均匀的塑性圈。
3.2锚杆支护的数值模拟。巷道掘进时最大主应力峰值位置向两帮转移。在未支护段，巷道两帮部分区域出现塑性屈服，小煤柱未能承受较大载荷，最大主应力峰值向实体煤深部及采空区深部转移，巷道上部围岩变形较大，其应力降低值范围远远大于支护段。在用锚杆支护段，巷道围岩基本保持稳定，最大主应力峰值都距围岩较近，小煤柱承受较大集中应力载荷。掘进头前方4m处也出现应力集中。
锚杆支护能极大地减少巷道围岩变形，改善围岩应力环境，提高围岩承载能力，但由于煤层厚度不均，对顶部煤层较厚区域，为防止顶部煤层与直接顶出现整体切落，因此应采用小孔径预应力锚索进行补强加固，由锚索承担可能冒落区域的全部载荷。对工作面辅顺超前压力影响范围较大，应实施超前段支护措施，以能够有效地维护沿空巷道。
参考文献
[1]金磊辉 纪道荣 于春贵 .深部薄煤层软岩、大矿压沿空留巷技术探讨[j] .黑龙江科技信息，2011（10）.
[2]吴西斌 王琼瑶. 台阶式沿空留巷技术351-2工作面中的应用[j] .山东煤炭科技，2011（01）.
[3]崔宁宁. 沿空留巷技术应用研究[j] .工会博览：理论研究，2011（05）.
[4]周义洲. 沿空留巷“y”型通风效果分析——1622（1）上风巷沿空留巷技术应用[j] .商品与质量：学术观察，2011（09）.
[5]冯志祥. 对煤矿开采沿空留巷支护技术的对策分析[j] .中国市场，2011（19）.
作者简介：
李国栋（1984— ），男，河南周口人，助理工程师，2008年毕业于河南理工大学采矿工程专业，现任赵固二矿抽采队队长，从事煤炭生产技术管理工作。