孤岛工作面沿空掘巷矿压特征研究及工程应用.pdf

第 3 0 卷第 8期 2 0 1 1 年 8 月 岩石力学与工程学报 C h i n e s e J o u r n a l o fR o c k Me c h a n i c s a n d E n g i n e e r i n g Vlo1 _ 3 0 N0． 8 Au g． ， 201 1 孤岛工作面沿空掘巷矿压特征研究及工程应用 华心祝 ，刘 淑 ，刘增辉 ，查文华 ，李迎富 f 1 ．安徽理工大学 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室， 安徽 淮南2 3 2 0 0 1 ； 2 ．国投新集能源股份有限公司新集l一矿， 安徽 淮南2 3 2 1 8 1 摘要。孤岛工作面沿空掘巷矿压显现剧烈，支护难度大。若支护参数设计不当，巷道支护失败，必将极大影响工 作面安全回采。以淮南潘三矿 1 2 5 1 3 孤岛工作面回风巷为工程背景，采用 F L A C 。 软件研究孤岛工作面沿空掘巷 超前支承压力分布特征。通过建立孤岛工作面沿空掘巷基本顶的力学模型，推导出受动压影响时巷道顶板下沉量 的计算公式。研究结果表明，孤岛工作面超前支承压力增加明显，孤岛工作面沿空掘巷围岩变形量剧增，其支护 难度大大增加 工程 实践表 明 件下推广应用 在获得以上研究结果的基础上，分别对试验巷道掘进期间支护参数和回采期间加固参数进行设计。 锚网索和注浆加固联合支护可有效地控制孤岛工作面沿空掘巷围岩的变形，研究结果可在类似条 关键词采矿工程；孤岛工作面；沿空掘巷；矿压特征；围岩变形 中圈分类号T D 3 2 文献标识码A 文章编号1 0 0 06 9 1 5 2 0 1 1 0 81 6 4 6 0 6 RES EARCH oN STR ATA PRES SURE CHARACTERI S TI C oF GoB SI DE ENTRY DRI VI NG I N I S LAND M I NI NG F ACE AND I TS ENGI NEERI NG APPLI C TI oN HUA Xi n z h u ， LI U S hu 2 ， LI U Ze n g hu i ， ZHA W e n h ua ， LI Yi ng f u 1 ． K e yL a b o r a t o r y o fMi n eS a f e t ya n d Hi g hE ffic i e n t Mi n i n gJ o i n t lyB u i l t b y A n h u i P r o v i n c e a n d Mi n i s t r yo f E d u c a t i o n ，A n h u i U n i v e r s i t yo f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ，Hu a i n a n ，A n h u i 2 3 2 0 0 1 ，C h i n a ；2 ． X i n j i Hmi n e ，S t a t e De v e l o p me n t a n dI n v e s t me n t X i n j i E n e r g y C o ． ，L t d ． ，Hu a i n a n ，A n h u i 2 3 2 1 8 1 ，C h i n a Ab s t r a c t Du e t o t h e s e v e r e s t r a t a p r e s s u r e c h a r a c t e r i s t i c o f t h e g o b s i d e e n t r y d r i v i n g i n t h e i s l a n d mi n i n g f a c e a n d t h e d i ffi c u l t y i n s u p p o r t i n g r o a d wa y，i f s u p p o rt i n g p a r a me t e r s o f t h e g o b s i d e e n t r y d r i v i n g a r e i mp r o p e r l y d e s i g n e d ，a n d r o a d wa y s u p p o rt f a i l s ，t h e mi n i n g s a f e t y wi l l b e g r e a t l y a ffe c t e d ． T a k i n g t h e r e t u r n a i r wa y o f No ． 1 2 5 1 3 i s l a n d mi n i n g f a c e a s p r o j e c t b a c k g r o u n d ，3 - d i me n s i o n a l f a s t L a g r a n g e a n a l y s i s o f c o n t i n u a F L AC 如 i s a d o p t e d t o s t u d y t h e d i s tri b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f a d v a n c e a b u t me n t p r e s s u r e i n t h e i s l a n d mi n i n g f a c e ．T h e me c h a n i c a l mo d e l o f ma i n r o o f o f t h e g o b - s i d e e n t r y dri v i n g i n t h e i s l a n d mi n i n g f a c e i s e s t a b l i s h e d ． By t h e me c h a n i c a l mo d e l ，t h e c a l c u l a t i n g f o r mu l a o f r o o f c o n v e r g e n c e a ffe c t e d b y t h e d y n a mi c p r e s s u r e i s d e r i v e d ． T h e s t u d y r e s ul t s s ho w t h a t wh e n t h e a d va nc e a b ut me nt pr e s s u r e o f t he i s l a nd mi n i n g f a c e i nc r e a s e s o bv i o us l y， t he s u r r o u nd i n g r o c k de f o r ma t i o n o f go b s i d e e n t r y dr i vi n g i n t h e i s l an d mi ni ng f a c e i nc r e a s e s d r a ma t i c a l l y， whi c h a d d s t o t h e d i ffic u l ty i n s u p p o rti n g r o a d wa y ． Ba s e d u p o n t h e a b o v e s t u d y r e s u l t s ，t h e s u p p o r t i n g p a r a me t e r s o f r o a d wa y d u r i n g t h e p e r i o d s o f r o a d wa y d r i v i n g an d mi n i n g a r e s e p a r a t e l y d e s i g n e d ．T h e e n g i n e e r i n g p r a c t i c e s s h o w t h a t t h e c o mb i n i n g s u p p o rt o f b o l t i n g ， c a b l e ， wi r e me s h ， a n d g r o u t i n g c a n e ffe c t i v e l y c o n t r o l t h e s u r r o u n d i n g r o c k d e f o rm a t i o n o f the g o b - s i d e e n t ry d r i v i n g i n the i s l a n d mi n i n g f a c e ．T h e r e s u l t s c a n b e g e n e r a l i z e d f o r r o a d wa y s u p p o r t u n d e r s i mi l a r c o n d i t i o n s ． Ke y wo r d s mi n i n g e n g i n e e r i n g ； i s l a n d mi n i n g f a c e ；g o b s i d e e n t ry dri v i n g ； s t r a t a p r e s s u r e c h a r a c t e r i s t i c ； s u r r o u n d i n g r o c k d e f o r ma t i o n 收藕 E t 期l 2 0 1 01 22 9 ；修回日期l 2 0 1 1 0 42 2 基盒项 目l国家 自然科学基金资助项 目 5 0 7 7 4 0 0 1 ；安徽理工大学优秀创新学术团队资助项 目 作者简介t 华心祝 1 9 6 4一 ，男，1 9 8 7年毕业于淮南矿业学院采矿工程专业，现任教授、博士生导师， 主要从事采矿T程方面的教学与研究工作。E ma il x z l a u a a u s t ． e d u ． c n 第 3 0卷第 8期 华心祝等孤岛工作面沿空掘巷矿压特征研究及工程应用 1 6 4 7 1 引 言 孤岛工作面沿空掘巷沿空侧的煤体在采空区侧 向支承压力的作用下 ， 煤体变得破碎，支护难度大； 在回采期间，巷道围岩又受到工作面采动超前支承 压力作用 ，巷道矿压显现较掘进期问变得更加剧烈， 若支护不 当，巷道需要多次翻修，不仅增加了维护 成本，而且会对工作面安全回采造成隐患 。因此， 有必要对孤岛工作面沿空掘巷矿压特征进行研究， 以解决孤 岛工作面沿空掘巷围岩控制难题。为探索 孤 岛工作面及其沿空掘巷矿压显现规律 ，国内学者 进行了大量的研 究工作 如秦忠诚和王同旭[ 1 - 2 1 针对 东滩煤矿4 3 0 3 深井孤岛综放面开采情况研究了跨采 软岩巷道合理支护技术 、孤 岛综放面支承压力分布 及其在底板 中的传递规律；刘长友等L 3 J 采用F L A C 如 软件对 比分析 了超长孤 岛工作面的支承压力分布特 征；王 同旭等【 4 J 模拟 了孤 岛工作面侧 向支承压力的 分布规律，并利用雷达探测研究了塑性破坏区沿倾 斜方向的变化规律 ；李文峰等L 5 1 针对孤岛煤柱下沿 空掘巷 围岩应力大、巷道底鼓严重的问题，分析 了 巷道 围岩性质、工作面动压、沿空掘巷窄煤柱宽度、 孤岛煤柱集 中应力等对巷道底鼓 的影响。以上这些 研究丰富了孤岛工作面及其沿空掘巷矿压显现规律 的研究成果 。 本文 以淮南潘三矿 1 2 5 1 3 孤岛工作面回风巷 为工程背景 ，采用 F L AC Ⅲ 软件研究孤岛工作面沿 空掘巷超前支承压力分布特征 ，通过建立孤 岛工作 面沿空掘巷基本顶的力学模型 ，推导出受动压影响 时巷道顶板下沉量的计算公式 。在 以上研究的基础 上，设计 1 2 5 l 3 孤 岛工作面沿空掘巷支护参数，并 进行工程实践。研究结果为孤岛工作面沿空掘巷围 岩控制提供指导 。 2 数值模拟研究孤岛工作面沿空掘巷 超前支承压力分布特征 2 ． 1 试验巷道概况 1 2 5 1 3 I作面位置关系示意图如图 1 所示。潘 三煤矿 1 2 5 1 3 孤 岛工作面位于 1 2 4 1 3 采 空区、 1 2 6 1 3 采空区、1 5 3 2 3 采空区之问，1 2 5 1 3 回风巷 位于一 6 5 0 m水平，沿 1 2 4 1 3 采空区边缘留 6 ～1 0 m 窄煤柱掘进 ，巷道设计断面为梯形；工作面走 向长 度 1 3 2 3 m，倾 向长度 1 2 0 m，主要开采 1 31 煤 ， 图 1 1 2 5 1 3 I作面位置关系示意图 F i g ． 1 S k e t c h o f l o c a t i o n o f No ． 1 2 5 1 3 mi n i n g f a c e 煤层平均倾角为 2 6 。 ，平均厚度为 3 ． 4 m。直接顶为 砂质泥岩，平均厚度 6 m；基本顶为泥岩，平均厚 度 7 ． 2 m，直接底为厚度 4 ． 5 m 的泥岩。 2 ． 2 几何模型 采用 F L AC 软件模拟研究孤 岛工作面沿空掘 巷和一般沿空掘巷的超前支承压力分布特征 ，图 2 为 1 2 5 1 3 工作面开采后的几何模型，模型沿倾 向 长度为 5 0 0 m，沿走 向长度为 4 0 0 m，模型的总高 度为 4 0 0 m，上覆岩层没有在模型中显示的部分采 用载荷来代替。 图 2 几 何模 型 F i g ． 2 Ge o m e t r i c mo d e l 区 2 ． 3 模拟结果及分析 为了显示工作面超前支承压力分布情况和支承 压力峰值，沿工作面推进方 向截取应力分布，孤岛 工作面沿空掘巷和普通工作面沿空掘巷的超前支承 压力分布情况见图 3 ，孤岛工作面的超前支承压力 峰值为 6 5 ． 6 9 MP a ，应力集 中系数为 4 ． 2 1 ，而普通 工作面的超前支承压力峰值为 4 3 ． 8 9 MP a ，应力集 中系数为 2 ． 8 1 。孤 岛工作面的超前应力集中系数为 普通工作面的 1 ． 5倍 ，孤岛工作面超前支承压力增 1 6 4 8 岩石力学与工程学报 -6 ．5 6 9 5 e 0 0 7 t o - 6 5 0 0 0 8 0 0 7 -6． O 00 eO 07 t o一 6 O0 OO eO 07 -6 ． O 0 0 0 e O 0 7 t o． 5 5 0 0 0 e 0 0 7 5 5 0 0 0 e 0 0 7 t o 一 5 O 0 0 0 e O 0 7 -5 ． O 0 0 0 e 0 0 7 t o 4 5 0 0 0 e 0 0 7 4 5 0 0 0 e 0 0 7 t o- 4 ．O 0 0 0 e O 0 7 4 ． O 0 0 0 e O 0 7 t o- 3 5 0 0 0 e 0 0 7 -3 5 口 O O e 0 0 7 t o- 3 ． O 0 0 0 e 0 0 7 3 O 0 0 0 e O 0 7 t o- 2 5 0 0 0 e 0 0 7 -2 ． 5 口 O O e 0 0 7 t o- 2 O 0 0 0 e 口 口 7 -2 0 0 O O e O 0 7 t o- 1 5 O 0 0 e 0 0 7 -1 5 0 0 0 m 0 0 7 t o- 1 ． O 0 0 0 e O 0 7 1 ． O 0 0 0 e O 0 7 t o 5 O 0 0 0 e O 0 6 ．5 ．O 0 0 0 e O 0 6 t o 0 O 0 0 0 e O 0 0 0 O 0 0 0 e O 0 0 t o 2 ． 6 0 6 5 e 0 0 6 a 孤 岛工作面 3 孤岛工作面沿空掘巷顶板稳定性分 析 3 ． 1 孤岛工作面沿空掘巷弧形三角块结构力学模型 沿空掘巷一侧为将要开采的实体煤，另一侧为 上区段采空区，上区段工作面基本顶在实体煤侧为 固支边。端头基本顶 的垮落特征l 6 j 为在工作面端 头部位 的破断面呈弧形，形成弧形三角块 B，弧形 三角块 与实体煤侧 的岩体 、采空区侧的块体 C 形成铰接结构，简称为弧形三角块结构。由于对沿 空掘巷稳定性影响最大的关键层主要是基本顶 ，因 此 ，本文仅研究弧形三角块结构的运动、稳定及其 对沿空掘巷 围岩稳定性的影响。根据基本顶的破断 和运动特征 ，简化建立孤岛工作面沿空掘巷弧形三 角块结构力学模型，如图 4所示。 b 普通工作面 图 3 不同类 型工 作面超前支承压力分布 云图 单位 P a F i g ． 3 Ne p h o g r a ms o f a d v a n c e a b u t me n t p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n i n d i f f e r e n t mi n i n g f a c e s u n i t P a 1 下 加明显，回采期间其支护难度大大增加。 同时，为了研究超前支承压力随孤岛工作面长 度增加的变化情况 ，分别对工作面长度 1 0 0 ，1 2 0 ， 1 5 0 ，2 0 0 ，2 5 0 ，3 0 0 m 六种情况进行 了模拟，结果 如表 1 所示。在工作面长度为 l 0 0 ～1 5 0 I l l时，超 前支承压力峰值及应力集中系数较大，其大小基本 接近 ；在孤岛工作面长度为 2 0 0 3 0 0 m 时，超前 支承压力峰值及应力集中系数虽有所降低 ，但随着 孤 岛工作面长度的增加 ，孤 岛工作面超前支承压力 仍明显大于普通工作面 。 表 1不同孤 岛工作面长度的超前支承压力分布特征 T a b l e 1 Di s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f a d v a n c e a b u t me n t p r e s s u r e i n i s l a n d mi n i n g f a c e s o f d i ffe r e n t l e n g t h s 区 图4 孤岛沿空掘巷弧形三角块力学模型 F i g ． 4 M e c h a n i c a l mo d e l o f c u r v e d tri a n g u l a r b l o c k s t r u c t u r e o f g o b - s i d e e n t r y d r i v i n g i n i s l a n d mi n i n g f a c e 3 ． 2 孤岛沿空掘巷基本顶运动力学分析 孤岛工作面沿空掘巷与一般的沿空掘巷的力学 模型基本上是一致的，但孤 岛工作面沿空掘巷的应 力集中系数比一般沿空掘巷的应力集 中系数要大。 由于弧形三角块的走 向长度和倾 向长度大致相当， 因此，孤岛工作面沿空掘巷上方的顶板可 以简化为 平面梁结构。简化后基本顶失稳前的力学模型如图 5 所示。 图5 基本顶失稳前的力学模型 F i g ． 5 M e c h an i c a l mo d e l o f b a s i c r o o f b e f o r e i n s t a b i l i t y ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 的 麟 e e e e e e e e e e e } 星 i 星 l 耋 l 锨 奄 詹 ∞ 4 之 协沁耙姆 幻轴幻 盱 吁 ∞ ∞ ∞ 吣 竹 吣 田 垤 埒 埒 船 曲 埒 曲 帕 g } ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 砌 姗 潞 撇 姗 姗 猢 姗 撇 4 4 奄 0 之 之 { 4 O ■ ■ ■ 圈 l 二 圆 圈 ■ ● 第 3 0卷第 8 期 华心祝等孤岛工作面沿空掘巷矿压特征研究及工程应用 1 6 4 9 在采动影响阶段，孤岛沿空巷道的变形主要是 由基本顶所在岩层的回转下沉引起的，它与基本顶 岩层在煤层 内的断裂深度 、基本顶岩块侧 向跨度 、 采空区的充填程度有关。假设孤 岛沿空巷道顶板与 基本顶弧形三角块 结构向采空区方向旋转下沉量 保持一致 ，由图 5得出在动压影响阶段孤 岛工作面 沿空掘巷的顶板下沉值与基本顶岩层 向采空区方 向 倾斜的角度之间的几何关系如下 ㈣ 式 中 为巷道顶板中点下沉值 ， 为弧形三角块 在煤体中的断裂位置，C为巷道宽度，屈为基本顶 的三角块 向采空区倾斜的角度， 为巷道上覆岩层 容重，H为采深 ， 为弹性地基系数。从 图 5可以 看出，岩梁 B对巷道的支护和变形影响最大，假设 岩梁 A和 C对岩梁 B没有力的传递 ，只考虑岩梁 B 的受力情况 ，经受力分析得窄煤柱支护强度为 J y H x o 厶 一 1 ] _C t a n 一 c O “F L 1 一 X o c d l 2 J 式中 为应力集 中系数， g为基本顶承受载荷 ，厶 为基本项周期来压步距， 为顶板支护强度， 为 采空 区压实程度 ，d为窄煤柱宽度 。当窄煤柱支护 强度 趋近于残余抗压强度 时，由式 2 可得 协 届 去 线 q Ii - x o c 一 厶一 X O c d l 3 J 考虑到顶板的离层及破碎膨胀时，巷道顶板下 沉值 为 [ ZH xo q L l-- Xo 一 ] c e r r L 一 X o c d I Y L h KM一1 4 』 C 式中 为顶板离层值， 为直接顶碎胀系数。 基本顶岩梁失稳时，转角为 [ 7 】 ，此时有 s in P o [ h K M 1 】 5 L1 式中 h为直接顶厚度，h 为采高 。 当基本顶失稳时顶板下沉量 Y ， 为 詈 ] tan 6 则受动压影响时，巷道顶板下沉量 y为 [ 厶 ] 一 厶一 X o c d l 几十 K M - 1 一 等 为研究孤 岛工作面沿空掘巷与普通工作面沿空 掘巷变形量的不同之处，根据前面数值模拟得出的 结果 ，孤 岛工作面沿空掘巷和普通工作面沿空掘巷 的应力集 中系数分别为 4 ． 2 1和 2 ． 8 1 ，结合 1 2 5 1 3 回风巷 的实际条件 ， 取 0 ．4 MP a ／ mm，X o 1 m， 2 4 k N ／ m ， q 1 ． 5 MP a ，厶1 3 r n ， 1 MP a ， d 6 m ， 0． 1 M Pa， KM 1 ． 35， h 6 m ， H 6 7 5 m，c5 m，Y 0 ． 0 3 m，h 3 ． 4 m，得到孤 岛工作面沿空掘巷与普通工作面沿空掘巷顶板下沉 量与顶板支护强度的关系，如图 6所示。 7 9 0。 [～◆ g 7 4 0I ◆ _孤 岛 沿 空 掘 巷 蜉 l_ I ． _ 一 普通沿空掘巷 6 9 0 l 5 90 f 0 二 顶板 支护 强 度／ MP a 图6 顶板支护强度和顶板下沉量关系 F i g ． 6 Re l a t i o n s h i p b e t we e n r o o f c o n v e r g e n c e a n d s u p p o r t i n g s t r e n g t h 从图 6可以看出，顶板支护强度与顶板下沉量 呈负相关关系，顶板支护强度越大顶板下沉量越小， 对于相 同的顶板支护强度，孤 岛沿空掘巷顶板下沉 量是普通沿空掘巷顶板下沉量的 1 ． 3 1 ～1 ． 3 3倍，孤 岛工作面沿空掘巷 的顶板下沉量比普通工作面沿空 掘巷的顶板下沉量要大得多，因此，加强孤岛工作 面沿 空掘 巷 的顶板支护强度 能控制巷道 顶板下沉 量 ，可保证巷道在回采期 间的安全使用 。 4 工程应用 孤 岛工作面超前支承压力大 、沿空掘巷围岩变 形量大 ，掘进期间和回采期间围岩变形差异大，其 巷道支护不可能一次到位，需要进行二次或多次支 护 。钱鸣高等 的研究表明，高强度锚杆支护可 岩石力学与工程学报 使 围岩 由二 向或单 向应力状态转变为三 向应力状 态 ，从而提 高围岩的承载能力，改善巷道 的维护状 况 ；锚网支护对提高围岩的强度 ，改善围岩的应力 状态有积极的作用；注浆加固将松散破碎 的围岩胶 结成整体，提高煤柱 的完整性，可以实现利用围岩 作为支护结构的一部分。 4 ．1 掘进期间巷道支护参数设计 根据潘三煤矿 1 2 5 1 3 1 孤岛工作面回风巷地质 条件，结合前面理论研究，设计其沿空掘巷掘进期 间支护参数如下 1 顶板支护采用长 4 8 0 0 mm 的 M5刚带、 8 铁丝编制的 9 0 0 mmx 5 6 0 0 mm 的金属网及 8根 0 ram 2 4 0 0 mm 无纵筋螺纹钢预拉力锚杆进行 支护。锚杆问排距为 6 5 0 mmx 7 0 0 mm， 每根锚杆各 采用 1节 K2 3 3 5和 Z 2 3 5 5树脂药卷 ，扭矩不低于 1 5 0 N m，两肩窝锚杆与竖直方 向夹角 2 0 。 。顶部 每排施工 4根锚索，锚索规格为0 1 8 mm 8 2 5 0 mm， 锚索间排距为 1 0 0 0 mm 7 0 0 mm，每根锚索采用 3 节 Z 2 3 5 5树脂药卷和 1节 K2 3 3 5树脂药卷 ， 初锚力 为 8 0 k N，锚索托盘下垫 2 0 0 mmx 2 0 0 mmx 5 0 mm 长 宽 厚 木垫板和 1 2 0 mmx 1 2 0 mm 1 8 mm 长 宽 厚 铁垫板。 2 煤帮支护 煤柱侧帮部采用 l O 铁丝编制的 3 4 0 0 mmx 9 0 0mm的金属 网配合 6 根 0mmx 2 4 0 0 mm 无纵筋螺纹钢预拉力锚杆，锚杆间排距为 5 0 0 mmx 6 5 0 m l Y l 。煤体侧帮部采用 1 0 铁丝编制的 3 4 0 0 mmx 9 0 0 ml T l 的金属网配合 5根 O mmx 2 4 0 0 mm 无纵筋螺纹钢预拉力锚杆进行支护，锚杆 间排距为 6 5 0 mmx 6 5 0 mm，最上面和最下面俯角均为 2 0 。 ， 帮部锚杆扭矩不低于 1 0 0 N． m。掘进期间巷道支护 设计示意图如图 7 所示。 图7 掘进期间支护设计示意图 F i g ． 7 S k e t c h o f s u p p o r t i n g d e s i g n d u r i n g d r i v i n g p e r i o d 4 ． 2 回采期间巷道加固支护参数设计 图 8回采期 I司支护方案不意 图 F i g ． 8 S k e t c h o f s u p p o rt p a r a me t e r s d uri n g mi n i n g p e r i o d 4 ．3 巷遭支护效果监测 为验证 1 2 5 1 3 孤 岛工作面回风巷支护设计 的 合理性，在掘进与回采期间，对其巷道表面位移进 行了现场观测 ，结果如图 9所示。由图 9 a 可知， 巷道在掘进 1 6 2 0 d后围岩相对稳定，变形速度逐 渐减小，掘进期间巷道两帮和顶底相对移近量分别 为 1 3 5 和 9 9 mm。由图 9 b 可知 ，回采期间，工作 面前方 1 0 0 m范围外基本上不受采动影响 ，巷道 围 岩变形量较小，工作面前方 5 0 m 左右受采动影响较 大，巷道变形量明显增大，工作面前方 2 0 m左右巷 1 1 1 童 日 圈 I 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 1 2 5 1 5 0 时间／ d a 掘进期间 第 3 0卷第 8期 华心祝等孤岛工作面沿空掘巷矿压特征研究及工程应用 1 6 5 1 5 0 0 4 0 0 l 3 0 0 删 l 敢2 0 0 1 0 0 0 5 O 7 0 9 0 l 1 0 1 3 O 距工作面距离， m b 回采期间 图9 回风巷围岩变形量 F i g ． 9 S u r r o u n d i n g r o c k d e f o r ma t i o n o f r e t u r n a i r wa y 道两帮和顶底相对移近量分别为 4 5 5 和 3 2 1 I ／ 1 ／ 1 3 。总 体来说，1 2 5 1 3 孤岛工作面回风巷围岩变形得到 了 有效控制 ，围岩变形量较小 ，巷道围岩整体稳定性 较好 ，为工作面的安全快速推进创造了有利条件，由 此也说明巷道在掘进与回采期间支护参数设计合理。 5 结论 1 通过数值模拟研究 ，获得 了孤岛工作面沿 空掘巷超前支承压力分布特 征，孤 岛工作面沿空掘 巷的超前支承应力集中系数为普通工作面沿空掘巷 的 1 ． 5倍，并研究了加大工作面长度后的孤岛工作 面沿空掘巷矿压变化特征。 2 通过建立孤 岛工作面沿空掘巷基本顶的力 学模型 ，推导出受动压影响时巷道顶板下沉量的计 算公式 ，结合现场实例计算表 明，顶板支护强度相 同时，孤岛沿空掘巷顶板下沉量是普通沿空掘巷项 板下沉量的 1 ． 3 1 ～1 ． 3 3倍。 3 在获得孤 岛工作面沿空掘巷矿压特征基础 上，分别对潘三煤矿 1 2 5 1 3 孤岛工作面回风巷掘进 期间支护参数和 回采期 间加 固参数进行了设计，工 程实践表明，锚 网索和注浆加固联合支护可有效地 控制孤岛工作面沿空掘巷围岩的变形量 ，巷道支护 效果 良好 ，研究结果可以在类似条件下推广应用。 4 孤岛工作面超前支承压力增加 明显，孤 岛 工作面沿空掘巷 围岩变形量剧增，其支护难度大大 增加 ，在进行孤 岛工作面沿空掘巷支护设计时必须 大大增加支护强度。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 秦忠诚，王同旭． 深井孤岛综放工作面跨采软岩巷道合理支护技术【 J 】 ． 煤炭科 学技术，2 0 0 3 ，3 1 5 ，71 0 ． QI N Z h o n g c h e n g ，WA NG T o n g x u． Ra t i o n a l s u p p o t e c h n o l o g y o f s o ft r o c k g a t e wa y f o r c r o s s mi n i n g o f f u l l y m e c h a n i z e d c a v i n g f a c e i n d e e p mi n e i s l a n d [ J ] ． C o al S c i e n c eand T e c h n o l o g y ，2 0 0 3 ，3 1 5 71 0 ． i nC h i n e s e [ 2 ] 秦忠诚， 王同旭．深井孤岛综放面支承压力分布及其在底板中的传 递规律[ J ] ． 岩石力学与工程学报 ，2 0 0 4 ，2 3 7 1 1 2 71 1 3 1 ． Q r N Zh o n g c h e n g， WANG T o n g x u ． Ab u t me n t p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n a n d it s t r a n s f e r l a w i n flo o r o f d e e p 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t e r a l a b u t me n t p r e s s ure d i s t r i b u t i o n o f i s o l a t e d c o a l p i l l ar[ J ] ．C h i n e s e J o u ma l o f R o c k