厚煤层软底沿空留巷围岩变形特征分析及顶帮强化支护技术

长时高叠加应力条件下的围岩变形破坏机制及控制措施是厚煤层软底沿空留巷支护技术的关键.现有对厚煤层沿空留巷围岩变形破坏机制及支护控制的研究主要针对坚硬岩底沿空巷道顶帮变形、充填体本身强度及材料配比,对厚煤层软底留巷研究较少,对沿空留巷的力学分析不全面,支护方案单一.针对上述问题,以山西潞安化工集团有限公司古城煤矿N1303工作面为工程背景,建立了顶板、煤帮、底板破坏力学模型,分析了巷道围岩变形破坏特征:顶板处于混合应力环境,易发生拉伸破坏;实体煤帮在高应力作用下发生压剪式破坏,锚杆破坏失效;充填体受压侵入底板,造成底板倾斜失稳,易发生软煤碎胀底鼓.针对围岩变形破坏特征,提出了"三位一体"的围岩支护控制方案,即控制顶板、限制煤帮、让压底板.为保证顶板在沿空留巷上方能够平衡应力分布,采取锚索+充填体切顶方式,使顶板在巷道上方不形成悬臂梁结构,只发生下沉,而没有回转变形;考虑到留巷后顶板的稳定性,采取注浆锚索方式对巷道破碎顶板进行注浆,形成一个整体,更好地控制顶板.为提高实体煤帮支护强度,补打短锚索,将极限平衡区煤层与深部弹性承载层连接,降低巷旁充填体支护阻力.对底板进行适当的让压有利于巷道整体实现柔性支护,在充填体墙体下通过挖槽、浇筑条形基础进行底板加固.利用"三位一体"的围岩支护控制方案优化了原沿空留巷支护方案,现场试验结果表明:采用优化支护方案后,顶板位移由337 mm减小至142 mm,煤帮位移由305 mm减小至70 mm,底板位移由675 mm减小至162 mm,巷道收敛率由34.1％减小至10.73％,锚杆(索)工作阻力稳定,充填体无破损倾斜,支护效果较好.