回采巷道礦壓與變形規(guī)律監(jiān)測(cè)研究

田桂豐

（淮南礦業(yè)集團(tuán)謝橋煤礦， 安徽淮南市 232001）

回采巷道礦壓與變形規(guī)律監(jiān)測(cè)研究

田桂豐

（淮南礦業(yè)集團(tuán)謝橋煤礦， 安徽淮南市 232001）

通過(guò)對(duì)回采工作面巷道的形變量、巷道圍巖豎向應(yīng)力進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，得到了回采巷道在設(shè)計(jì)支護(hù)條件下的兩幫移近量、底臌量、巷道圍巖內(nèi)應(yīng)力值和動(dòng)壓影響超前距。監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)于探索回采巷道合理支護(hù)形式，保證安全回采有一定的指導(dǎo)作用。

回采巷道；圍巖變形；圍巖應(yīng)力；采動(dòng)影響

為了研究巷道的支護(hù)狀況，特別是工作面在回采期間引起的巷道周邊煤體內(nèi)壓力變化以及對(duì)巷道的形變的影響，揭示回采巷道錨索網(wǎng)支護(hù)的整體作用機(jī)理，對(duì)回采工作面巷道的形變量、巷道圍巖的壓力變化進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，評(píng)價(jià)巷道的支護(hù)效果和其穩(wěn)定性狀況，總結(jié)巷道的變形特點(diǎn)，提出改進(jìn)巷道支護(hù)的方向和對(duì)策，為后續(xù)巷道支護(hù)工作提供指導(dǎo)［1－3］。

1 監(jiān)測(cè)工作面概況

1161（3）工作面開(kāi)采煤層為13－1煤層，工作面標(biāo)高－640.0～716.6m，為東一采區(qū)13－1煤層六階段，回風(fēng)順槽煤層底板標(biāo)高為－640.0～－664.2 m，運(yùn)輸順槽煤層底板標(biāo)高為－682.7～－716.6m。西起－720m東翼皮帶上山，東至Fs205斷層，北至1151（3）工作面運(yùn)輸順槽，南到－720m煤層底板等高線(xiàn)；北邊1151（3）工作面于2004年10月回采完畢，西邊為工廣保護(hù)煤柱，南邊13－1煤尚末采掘。工作面走向長(zhǎng)度1865.8m，傾斜長(zhǎng)度205.6m。該面煤層穩(wěn)定，沿順槽方向煤層頂?shù)装迤鸱^大，自西向東煤層底板逐漸上升，局部地段有煤厚變薄現(xiàn)象，煤層平均傾角12.7°。根據(jù)上、下順槽實(shí)見(jiàn)煤厚點(diǎn)，煤厚為1.5～7.3m，平均煤厚為5.33m。煤層頂板為泥巖及13－2煤復(fù)合頂板，底板為泥巖。回風(fēng)順槽平行于1151（3）工作面運(yùn)輸順槽布置，階段煤柱為平距7m。

2 監(jiān)測(cè)方案與測(cè)站布置

工作面礦壓監(jiān)測(cè)站布置見(jiàn)圖1。監(jiān)測(cè)包括巷道變形監(jiān)測(cè)、圍巖壓力監(jiān)測(cè)。

在回采工作面前方約200m的上順槽和下順槽分別布置測(cè)站。各個(gè)測(cè)點(diǎn)之間間隔5m，測(cè)點(diǎn)在煤層內(nèi)的深度按照距工作面距離由近至遠(yuǎn)分別為1，3，5，7m。具體布置方案為：上順槽壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)距工作面的距離為上幫190m（S1＃）、195m（S3＃）、200m（S5＃），下幫185m（S2＃）、190m（S4＃）、195 m（S6＃）和200m（S8＃）處。下順槽壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)距工作面的距離為上幫195m（X1＃）、200m（X3＃），下幫195m（X2＃）、200m（X4＃）。KSE－Ⅱ－Ⅰ型鉆孔應(yīng)力計(jì)在巷道下幫布置位置略低，上幫布置位置略高。

圖1 工作面礦壓監(jiān)測(cè)站布置

為了避免監(jiān)測(cè)時(shí)由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)的破壞或者由于讀數(shù)引起的誤差，每個(gè)測(cè)站設(shè)置3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，斷面距離2m。采用十字部樁法布置測(cè)站，木楔子的長(zhǎng)度為300～500mm。通過(guò)測(cè)量細(xì)繩與底板木楔子之間的距離H得到底板底臌量的變化情況。

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

3.1 巷道圍巖變形監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

1161（3）工作面巷道位移移近量隨距工作面不同距離的變化曲線(xiàn)如圖2所示。

從圖中可以看出：

（1）由于受到工作面回采的影響，隨著距工作面距離的減小，回風(fēng)順槽兩幫和頂?shù)装宓囊平慷加兴龃螅?/p>

（2）上順槽兩幫移近量在距工作面40m處開(kāi)始增大，其最大移近量為0.35m，底板移近量在距工作面40m處就開(kāi)始逐漸增大，其最大移近量為0.25m。

（3）下順槽兩幫移近量在距工作面40m處開(kāi)始增大，其最大移近量為0.33m，底板移近量在距工作面40m處就開(kāi)始逐漸增大，其最大移近量為0.2m；

（4）下順槽巷道圍巖位移量與上順槽相比，其值要小于上順槽位移量。

圖2 上、下順槽兩幫、底板距工作面不同距離位移曲線(xiàn)

3.2 巷道圍巖應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

圖3（a）為工作面上順槽上幫（煤柱）內(nèi)不同深度鉆孔應(yīng)力計(jì)測(cè)得的距工作面不同距離的豎向應(yīng)力值，從圖中可以看出：隨著工作面的推進(jìn)，測(cè)點(diǎn)與工作面的距離逐漸減小，測(cè)點(diǎn)受到采動(dòng)的影響增大，應(yīng)力也隨之逐漸增大。未受回采擾動(dòng)時(shí)，豎向應(yīng)力值為6MPa左右，距離工作面50m左右，豎向應(yīng)力值開(kāi)始增加，最大值為24MPa左右，煤柱內(nèi)應(yīng)力集中系數(shù)為4左右。煤柱內(nèi)不同深度鉆孔應(yīng)力計(jì)測(cè)得的應(yīng)力變化曲線(xiàn)相比較，可以發(fā)現(xiàn)深度為3m時(shí)應(yīng)力水平較高，深度為1m和5m時(shí)應(yīng)力水平較低，這是因?yàn)槊褐鶎挾葹?m，深度3m的鉆孔位于煤柱中部。

圖3（b）為工作面上順槽下幫內(nèi)不同深度鉆孔應(yīng)力計(jì)測(cè)得的距工作面不同距離的豎向應(yīng)力值，從圖中可以看出：隨著工作面的推進(jìn)，測(cè)點(diǎn)與工作面的距離逐漸減小，測(cè)點(diǎn)受到采動(dòng)的影響增大，應(yīng)力也隨之逐漸增大。未受回采擾動(dòng)時(shí)，豎向應(yīng)力值變化不大，距離工作面50m左右，豎向應(yīng)力值開(kāi)始增加，距離工作面15m左右時(shí)，達(dá)到最大值（19MPa左右），應(yīng)力集中系數(shù)為3左右，小于煤柱內(nèi)應(yīng)力集中水平。不同深度鉆孔應(yīng)力計(jì)測(cè)得的應(yīng)力變化曲線(xiàn)相比較，可以發(fā)現(xiàn)深度為1m和3m時(shí)應(yīng)力水平較低，深度為5m和7m時(shí)應(yīng)力水平較高。

圖3 上順槽上幫（煤柱）、下幫應(yīng)力變化曲線(xiàn)

圖4（a）為工作面下順槽上幫內(nèi)深度為3m和5 m鉆孔應(yīng)力計(jì)測(cè)得的距工作面不同距離應(yīng)力變化曲線(xiàn)，從圖中可以看出：隨著工作面的推進(jìn)，測(cè)點(diǎn)與工作面的逐漸減小，測(cè)點(diǎn)受到采動(dòng)的影響增大，應(yīng)力也隨之逐漸增大。未受回采擾動(dòng)時(shí)，豎向應(yīng)力值變化不大，距離工作面50m左右，豎向應(yīng)力值開(kāi)始增加，距離工作面約15m時(shí)達(dá)到最大值，應(yīng)力集中系數(shù)為3左右。不同深度鉆孔應(yīng)力計(jì)測(cè)得的應(yīng)力變化曲線(xiàn)相比較，可以發(fā)現(xiàn)深度為5m時(shí)，應(yīng)力水平高于3m時(shí)的應(yīng)力。

圖4（b）為工作面下順槽下幫內(nèi)深度為3m和5 m鉆孔應(yīng)力計(jì)測(cè)得的距工作面不同距離應(yīng)力變化曲線(xiàn)，從圖中可以看出：隨著工作面的推進(jìn)，測(cè)點(diǎn)受到采動(dòng)的影響增大，應(yīng)力也隨之逐漸增大。未受回采擾動(dòng)時(shí)，豎向應(yīng)力值變化不大，距離工作面50m左右，豎向應(yīng)力值開(kāi)始增加，距離工作面約15m時(shí)達(dá)到最大值，應(yīng)力集中系數(shù)為3左右。不同深度鉆孔應(yīng)力計(jì)測(cè)得的應(yīng)力變化曲線(xiàn)相比較，可以發(fā)現(xiàn)深度為5m時(shí)，應(yīng)力水平低于3m時(shí)的應(yīng)力，這與下順槽上幫不同深度應(yīng)力水平的分布情況正好相反。

圖4 下順槽上、下幫應(yīng)力變化曲線(xiàn)

4 結(jié) 論

在回采過(guò)程中煤柱內(nèi)應(yīng)力集中系數(shù)約為4，采動(dòng)影響超前距為40m，上順槽兩幫最大移近量為0.35m，底板最大移近量為0.25m；在回采過(guò)程中下順槽圍巖內(nèi)應(yīng)力集中系數(shù)約為3，采動(dòng)影響超前距約為40m，兩幫最大移近量為0.33m，底板最大移近量為0.2m。回采巷道的錨索網(wǎng)支護(hù)可以滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的需要。

［1］翟金騰.深部高應(yīng)力煤巷圍巖變形與控制技術(shù)研究［J］.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2012，32（1）：17－19.

［2］陳義東，李英明.特厚煤層大采高綜放工作面覆巖上層活動(dòng)規(guī)律的相似模擬研究［J］.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2011，31（2）：8－10.

［3］鮑大成，朱懷龍.柳泉煤礦“三軟”煤層巷道錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)［J］.采礦技術(shù)，2012，12（1）：63－65.

2012－07－10）

田桂豐（1982－），男，江蘇睢寧人，助理工程師，從事技術(shù)管理工作，Email：xqjshk＠yeah.net。