沿邻近工作面采空区布置的沿空掘巷,决定其稳定性的围岩主要有①基本顶破断后、沿倾斜方向在沿空掘巷上方形成的弧形三角块结构,构成沿空掘巷上部边界;②起重要承载作用的窄煤柱;③破碎煤、岩体与锚杆支护组成的锚固体。这三部分围岩相互作用、相互影响,形成沿空掘巷的整体结构,因此,进行以下研究①建立包括基本顶弧形三角块结构、窄煤柱及锚固体的沿空掘巷力学模型,研究弧形三角块结构的位态对锚固体力学参数、应力分布
沿空掘巷稳定性主要决定于基本顶三角块结构回转下沉、窄煤柱的稳定状况及合理的锚杆、锚索支护系统。建立了沿空掘巷基本顶三角块结构力学模型,基本顶三角块结构是沿空掘巷的上部边界,它的稳定是沿空掘巷稳定的前提。影响该结构稳定的主要因素有工作面采动支承应力、采深、煤层的力学性质等,采动支承应力是影响该结构稳定的主要因素。提出应用滑落稳定性系数K1和转动稳定性系数K2定量描述三角块结构稳定状况,K1>1或K1<0表明三角块结构不会发生滑落失稳,K2<1表明三角块结构不会发生旋转下沉失稳。掘巷前、后三角块结构稳定;工作面回采影响阶段,随采深增加,滑落稳定性降低;在煤层软、采深大时,易发生转动失稳。采用高强度锚杆支护的窄煤柱具有较大的支撑作用,是沿空掘巷的重要支撑体。提高锚杆支护强度对软煤4~7m煤柱及中硬煤4m煤柱的稳定性作用较大,对软煤煤柱稳定性的作用显著大于对中硬煤煤柱稳定性的作用。合理的窄煤柱宽度应能保证巷道变形量较小、煤柱中部存在位移量较小且稳定的部分,窄煤柱合理宽度软煤4~5m,中硬煤3~4m。研究成果成功地指导了工程实践。