構(gòu)造復雜區(qū)域工作臺巷道變形觀測與分析①

郭叢軍

(開灤集團林南倉礦業(yè)分公司，河北唐山 064106)

構(gòu)造復雜區(qū)域工作臺巷道變形觀測與分析①

郭叢軍②

(開灤集團林南倉礦業(yè)分公司，河北唐山 064106)

構(gòu)造復雜區(qū)域往往是巖層破碎區(qū)域，在規(guī)劃設計時，要綜合分析各地地質(zhì)資料，避免把巷道布置在構(gòu)造復雜區(qū)域附近，這樣不但可以減小巷道掘進困難，而且對巷道支護、人員安全都會提供保障條件。通過對1020工作面構(gòu)造復雜區(qū)域巷道掘進時的變形監(jiān)測、分析，為以后類似設計及巷道支護提供寶貴經(jīng)驗。

褶曲;集中應力區(qū);移近量;工作面;構(gòu)造復雜區(qū)域

0 引言

在井下巷道掘進過程中，要密切關(guān)注現(xiàn)場情況，對地質(zhì)異常區(qū)域要利用現(xiàn)有資料進行綜合分析，謀劃支護條件，配備相應設備或合理優(yōu)化設計，減小今后不必要的維修工作。同時，為以后快速掘進和回采提供有利條件。如果盲目掘進，遇構(gòu)造復雜區(qū)域，壓力異常顯現(xiàn)時，巷道將會出現(xiàn)嚴重變形，嚴重威脅通風、運輸、行人安全。

1 構(gòu)造復雜區(qū)域工作臺概況

1.1 工作面位置及相關(guān)參數(shù)

1020工作面位于－400水平東一采區(qū)煤12最上一個工作面，1020工作面西起東一軌道上山，東至－400東大巷以西295m，北臨－65m沖積層防水煤柱線，南至－400東大巷以北70m。工作面走向長度817.5～890.8m，傾向長48～66m，平均62.4m，煤層厚度2.5～6m，平均厚度4.5m，傾角8°～45°，平均傾角為21°(參見圖1)。

1.2 工作臺地質(zhì)構(gòu)造

1)火成巖：距1020工作臺下運開口153m和201m處共遇見兩次火成巖，寬度1m左右在上風巷相應位置也遇到火成巖的侵入，預計工作面在回采過程中將有兩處火成巖巖墻侵入。

2)斷層：工作面巷道在掘進過程中共遇見17條斷層，落差在1.0～4.0m，對工作面有不同程度影響的斷層有F2、F3、F4、F10、F12、F13、F14和F15，其中F2和F4斷層可能貫穿整個工作面，對工作面影響較大。

3)褶曲：通過掘進觀察及地質(zhì)探測工作發(fā)現(xiàn)后480m巷道位于褶曲附近，其中上風道后450m位于一NW向的向斜軸部及以南，下運后480m與SE背斜軸相交及NW背斜南翼。

1.3 煤層情況

本工作臺煤層系復雜型塊狀結(jié)構(gòu)煤層，煤層穩(wěn)定，煤厚變化不大，從頂板往下0.7m夾有一層0.3m厚左右的炭質(zhì)粘土巖夾矸，呈碎塊狀，其下均為煤。因受褶曲影響煤層產(chǎn)狀變化較大，以EW走向為主，局部變化為SW與NE之間;煤層傾角局部變化較大，由8°～45°變化。

圖1 1020工作面工程平面圖

2 掘進過程中頂板問題

2.1 頂板冒落情況

在掘進過程中煤層及頂板裂隙較發(fā)育，松散，并伴有淋滴水，掘進時上頂出現(xiàn)冒落，冒落主要向后路方向及掘進迎頭巷道上頂方向，向前進方向冒落較少，冒落呈倒寫或傾斜“V”形。

2.2 采取的措施

由于頂板破碎、冒落，在施工過程中采用半圓木、鐵道、1.4m小板、錨桿及廢舊(φ=50mm)帶尖鐵管等撞楔跟進支護，根據(jù)各種撞楔特征及使用條件綜合利用，柔脆混合使用，有效控制了不同地段頂板事故。

3 巷道變形情況

3.1 插背小板狀況

巷道掘進時，當班圍巖應力顯現(xiàn)不大，下一班主要表現(xiàn)在小板折斷，發(fā)出噼啪的斷裂聲，金屬網(wǎng)向外鼓，出現(xiàn)網(wǎng)兜征狀。

3.2 金屬拱形支架狀況

如果架設的金屬拱形支架不合格，將造成支架前傾后仰及扭向，受壓后更嚴重。卡纜搭接處出現(xiàn)滑動，巷道柱肩往上棚子壓扁，寬度明顯減小，巷道出現(xiàn)底鼓。

4 巷道圍壓觀測結(jié)果與分析

4.1 觀測方法

采用十字布點法觀測巷道頂高、底鼓及兩幫移近量，沿工作面每隔50m設一個觀測站。

4.2 觀測結(jié)果

通過四周觀察巷道應力集中區(qū)與非應力集中區(qū)高寬平均周移近量，參見觀測表1，巷道移近速度曲線如圖2。

表1巷道應力集中區(qū)與非應力集中區(qū)高寬平均周移近量表

表1 上風及下運道日變形量分析對比表單位：mm

圖2 巷道移近速度曲線

4.3 觀測結(jié)果分析

根據(jù)工作臺巷道礦壓觀察分析，同一區(qū)域壓力集中區(qū)幾乎是非壓力集中區(qū)變形的3倍，即褶曲附近壓力遠遠大于單斜煤層巷道壓力;巷道前期變形較大，變形嚴重，后期趨于穩(wěn)定;褶曲附近與單斜煤層巷道上下變形幾乎一致，而左右兩幫變化較大，即水平壓力較垂直壓力大。

5 結(jié)論

通過構(gòu)造復雜區(qū)域工作臺巷道掘進過程中巷道圍巖監(jiān)測、分析得出以下結(jié)論：

1)在規(guī)劃設計時，要綜合分析各種煤層地質(zhì)資料，合理布置巷道，地測工作及時跟上，發(fā)現(xiàn)問題及時修改設計。

2)構(gòu)造復雜區(qū)域附近煤層較松散破碎，易冒落，巷道壓力異常顯現(xiàn)，必須加強支護，減小因壓力較大而造成不必要的維護工作量及維護費用。

3)巷道褶曲軸或煤層變化不穩(wěn)定處水文地質(zhì)條件異常復雜，對于這些區(qū)域要及時安設排水設施，只有排水設施到位才能保障進尺，加快成巷速度。

［1］錢鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制［M］.江蘇：中國礦業(yè)大學出版社，2003

［2］閻琇璋.煤礦地質(zhì)學［M］.江蘇：中國礦業(yè)大學出版社，2000

［3］徐永圻.采礦學［M］.江蘇：中國礦業(yè)大學出版社，2003

Analysis of complex structures and study area roadway deformation

GUO Congjun

(Kailuan linnancang Mining Branch，Tangshan Hebei064106)

Complex structures always are fragmentized rock regions.In the planning and designing of them，we should comprehen sively analyze geological data of different places and avoid disposing the roadway near the complex structures.It can not only re duce the tunneling problems，but also can provide ensuring for the roadway shoring and personnel safety.By means of deformation monitoring and analysis of the complex structures of 1020 Working Face at the time of roadway drilling，it provides valuable experience for such kind of designing and roadway shoring.

fold;concentrated stress region;moving quantity;working face;complex structures

TD263

A

1672－7169(2011)03－0028－03

2011－05－27

郭叢軍(1981－)，男，河北邯鄲人，助理工程師，開灤林南倉礦業(yè)分公司生產(chǎn)技術(shù)部管段工程師。