回采巷道圍巖松動圈厚度的確定

欒龍龍

（淮南礦業集團謝橋煤礦， 安徽 淮南市 232001）

目前我國煤礦各種回采巷道支護多采用工字鋼支架、U型鋼支護和錨桿支護，國外則廣泛采用錨桿支護，錨桿支護已成為解決圍巖承受采動支承壓力的重要途徑。采用錨桿支護解決采動支承壓力問題，關鍵是確定出巷道圍巖松動圈的厚度，從而選擇相應的支護參數，并對松動圈加以控制，防止松動圈范圍內的圍巖產生離層。

1 監測工作面概況

謝橋煤礦監測工作設于1161（3）工作面。1161（3）工作面開采煤層為13－1煤層，工作面標高－640．0～716．6m，地面標高＋18．7～＋23．8m。該工作面煤層穩定，平均煤厚為5．33m，平均傾角為12．7°。煤層以粉末狀為主，含較多顆粒及少量塊狀，屬半暗半亮型，局部發育1～2層泥巖或炭質泥巖夾矸，上層夾矸厚度為0～0．7m，局部地段因夾矸變厚，使煤層分層；下層夾矸厚度為0～0．6m。上順槽距切眼253～349m，煤厚為1．5～4．2m，下順槽距切眼363～417m，煤厚為1．6～5．5m。煤層頂板為泥巖及13－2煤復合頂板，底板為泥巖。

本面采用走向長壁、大采高一次采全高綜合機械化采煤法，區內后退式回采，全部垮落法處理采空區。根據地質資料提供的數據，工作面煤厚1．5～7．3m，平均煤厚5．33m，綜合考慮煤層厚度、煤機最小通過高度及支架最大支撐高度，確定工作面最低采高不小于4．3m，煤層增厚處最大采高不得大于6．3m。初放期間采高控制為4．3～5m。

2 監測方案與布置

對工作面巷道的兩幫煤體進行松動圈測試，以了解兩幫煤體的松動范圍、塑性區分布，確定礦壓顯現作用下圍巖破壞情況。測試儀器采用U510非金屬超聲波探測儀。回采巷道圍巖松動圈監測布置如圖1所示。測試采用一發一收的單孔測試探頭，發射與接收探頭之間的距離為200mm。監測方案如下。

圖1 回采巷道圍巖松動圈監測平面布置

（1）鉆進測量孔。可用普通煤幫錨桿鉆機（煤電鉆）鉆孔，每一個測點鉆2個平行鉆孔，鉆孔打在腰線位置，鉆孔方位向下有一定的扎角。

（2）清孔與充水。將鉆孔內煤粉、鉆渣清理干凈，通過測試探頭配套的可接長銅管將測試探頭送入孔底，然后將充水管送入鉆孔充水。

（3）測試過程。鉆孔內充滿水后，調整閥門，使鉆孔內保持滿水狀態，然后緩慢均勻的拉動可接長銅桿，拉出探頭。隨探頭的拉出，每隔10cm讀數一次，直到換能器完全脫離鉆孔。隨著鉆頭在鉆孔的位置不同，即距巷幫深度不同，測試儀上的讀數隨之變化。測量結束后，利用計算機數據分析系統，將效果最好的、并且具有代表性的讀數作為測量結果的最終分析數據。

（4）測站布置。測站布置在距工作面前方30，50和100m處，每個測站在巷道的上幫和下幫設2個監測斷面。

鉆孔俯視圖如圖2所示。

圖2 測試鉆孔示意

3 監測結果分析

由于松動圈內巖石破碎，超聲波在破碎巖體中傳播時遇到破裂面的反射，導致超聲波在松動圈破碎巖體內的傳播速度要小于完整巖體中的傳播速度。監測結果見圖3～圖5。圖3為上順槽距離工作面100m時的聲速曲線，可以發現巷道上幫在1．8m處聲速突然變小，聲時增加，即出現松動圈，底板松動圈范圍為0～1．8m。圖4為上順槽距離工作面50m時的聲速曲線，與距離100m處的相差不大。圖5為上順槽距離工作面為30m時的聲速曲線。

圖3 上順槽距離工作面100m處聲速曲線

圖4 上順槽距離工作面50m處聲速曲線

圖5 上順槽距離工作面30m處聲速曲線

距離工作面不同距離的松動圈范圍如表1所示，可以發現距離工作面50m之前，松動圈范圍在1．8m開始出現；距離工作面30m時，受采場采動應力的影響，巷道高幫松動圈范圍擴大至2．6m，低幫松動圈范圍亦擴大至2．4m，松動圈的擴大導致巷道錨桿錨固作用失效，巷道變形量加大。

表1 距工作面不同距離松動圈范圍

4 結 論

為了研究巷道的支護狀況，特別是回采期間引起的巷道周邊煤體內壓力對巷道形變的影響，揭示回采巷道錨網支護的整體作用機理，對回采工作面巷道圍巖松動圈大小進行了現場監測，結果如下。

在上順槽未受采動超前支承應力的影響下，巷道高幫松動圈為1．8m，低幫松動圈為1．6m；在距離工作面30m處，由于超前支承應力的影響，上順槽圍巖高幫松動圈直徑增加至2．6m，低幫增大至2．4m。松動圈的擴大導致巷道錨桿錨固作用失效，巷道變形量加大。

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