賈郭煤礦錨網支護效果實測分析與評價

曾奕杰，梁圣華，張紹民

（中國礦業大學，北京 100083）

對巷道圍巖變形進行系統全面的礦壓觀測，獲得巷道變形基礎數據，是巷道支護設計的直接依據。賈郭煤礦礦井資源整合前，未進行過系統的地質力學測試，僅憑經驗確定支護方式，缺乏科學依據，所以要首先現場實測獲得一些現場數據，初步掌握巷道圍巖變形基本參數，奠定下一步工作的基礎。

1 測試內容與方法

本次觀測旨在掌握不同支護方式下巷道圍巖變形特性、錨桿應力演化特性、頂板離層情況、巷道圍巖應力演化規律，根據分析監測數據提出支護設計建議。

1）主要觀測內容：根據賈郭煤礦具體地質條件及支護方式，確定本次礦壓觀測的主要內容如下：a.巷道表面位移。包括頂底板相對移近量、頂板下沉量、底臌量、兩幫相對移近量、幫位移量等。b.巷道頂板離層。測量不同深度巷道頂板覆巖離層情況。c.錨桿受力監測。包括不同方位錨桿托錨力演化情況。d.煤巖體應力監測。包括不同深度巷道圍巖應力演化規律。e.鉆孔窺視監測。測量巷道頂板、兩幫煤體裂隙發育情況。f.松動圈范圍測試。主要測量巷道頂板、兩幫松動圈擴展范圍，為合理支護方式選取提供依據。

2）測站布置：根據現場巷道掘進情況，選擇正在掘進的030401 順槽和北軌道大巷觀測，布置三個測站，測站1、2 布置在中位，測站3 布置在北軌道大巷中, 測站1 距迎頭30 m，測站2 距測站130 m，測站3 測站250 m；測站4 布置在北軌道大巷中，距迎頭30 m。030401順槽采用“錨桿+網+梯子梁”支護。左幫錨桿采用φ16 mm、L=1 600 mm 的玻璃鋼錨桿；右幫及頂錨桿采用φ20 mm、L=2 200 mm 的螺紋鋼錨桿，間排距1 000×1 000 mm。網采用8 號鉛絲編制的菱形網，規格（長×寬）9 000×1 000 mm，梯子梁采用φ12 mm 的圓鋼制作。

2 測站1 的觀測結果分析

1）錨桿測力計的測量結果分析。見圖1，1 號測力計無變化，2 號測力計變化輕微，可認為其觀測范圍內無變化，（1 號、2 號測力計由于觀測后期清理底板浮矸過程中損壞，造成數據部分缺失）。3 號測力計變化較明顯，總體變化趨勢為逐漸上升，初始狀態4 MPa，觀測結束應力增為6 MPa；3 號測力計位于頂板位置，隨著時間推移，頂板具有下沉趨勢，錨桿受力逐漸增加，錨桿作用明顯。4 號測力計在前50 d 范圍內無變化，50～60 d 內由1 MPa 增至2 MPa，之后趨于穩定。5 號測力計變化輕微，視其為無變化。

圖1 測站1 錨桿測力計的測量結果

2）鉆孔應力計的測量結果分析。兩幫鉆孔應力計變化規律相似，經變化后兩鉆孔的應力最終達到穩定數值。由于鉆孔應力計安裝初期通過液壓泵加油，使其形成初始讀數，鉆孔應力計由于液壓油滲漏后出現示數逐漸降低現象，表明觀測范圍內一直未收到圍巖應力的作用，說明圍巖穩定性好，有利于巷道的維護工作。

3）頂板離層儀的測量結果分析。離層儀安裝第2天，錨固區范圍內發生4 mm，錨固區范圍內發生1 mm的離層量，之后頂板運動趨于穩定，這與頂板位置（3號）錨桿測力計的變化趨勢相一致。

4）巷道變形的測量結果分析。巷道兩幫變形量觀測結果為0，在觀測范圍內未發生變形。

5）松動圈的測量結果分析。見圖2，波速變化趨勢為首先逐漸增大，達到其峰值后逐漸降低，右幫測區波速的波動較明顯，左幫、頂板位置波速的波動不明顯，根據波速峰值位置確定為松動圈的邊界原則，獲得頂板、左幫區域松動圈范圍0.8 m，右幫區域松動圈范圍1.0 m。

圖2 測站1 松動圈測試的波速曲線

總結測站1 的觀測結果，除頂板位置錨桿測力計發生小幅度增長、頂板巖層發生少量離層外，巷道圍巖較穩定，便于巷道維護。

3 測站2 的監測結果分析

1）錨桿測力計的測量結果分析。見圖3，1 號測力計中間發生小幅波動，（視為誤差所致），故可將其視為無變化。2 號測力計變化較明顯，經歷穩定、降低、增高、降低、增高的變化過程，初始壓力3.5 MPa，第12 d 壓力降為3.0 MPa，經短暫穩定后壓力開始升高，于第34 d 升為3.5 MPa，又經波動后于第81 d 穩定為4.5 MPa。3 號測力計在第28～40 d 有明顯降低過程，是由于圍巖應力調整引起的錨桿應力的暫時降低所致。4 號測力計經中間波動后趨于穩定，因其波動幅度不大，將其視為人工讀數誤差的影響、未發生變化。

圖3 測站2 錨桿測力計的測量結果

2）鉆孔應力計的測量結果分析。鉆孔應力隨著時間的推移，總體趨勢逐漸降低；說明觀測范圍內鉆孔應力計一直未受到圍巖應力的擠壓作用，圍巖巖性較穩定。

3）頂板離層儀的測量結果分析。觀測范圍內頂板巖層未發生離層現象，頂板較穩定。

4）巷道圍巖變形的觀測結果分析。觀測范圍內巷道圍巖未發生變形，巷道圍巖較穩定。

5）松動圈的測量結果分析。見圖4，可以看出，波速的波動較明顯，根據波速峰值位置確定為松動圈的邊界原則，獲得右幫、左幫區域松動圈范圍為0.8 m，頂板區域松動圈范圍為1.0 m。

圖4 測站2 松動圈測試波速曲線

4 測站3 的監測結果分析

1）錨桿測力計的測量結果分析。見圖5，1 號測力計總體變化趨勢是逐漸降低。2 號測力計經過中間14 天的降低后恢復穩定。3 號測力計經中間波動后趨于穩定，最后穩定數值較初始值低。4 號測力計有一讀數出現波動、出現次數單一，將其視為人工讀數誤差影響、壓力計未發生變化。總結言之，1 號、3 號測力計為降低趨勢；2 號、4 號測力計為不變趨勢；說明圍巖穩定性好，錨桿作用較穩定。

圖5 測站3 錨桿測力計的測量結果

2）鉆孔應力計的測量結果分析。兩鉆孔應力總體變化趨勢為經中間波動后逐漸降低，說明受圍巖擠壓作用不明顯，巷道圍巖較穩定。

3）頂板離層儀測量結果分析。巷道頂板較穩定，觀測范圍內未發生離層現象。

4）巷道圍巖變形的觀測結果分析。觀測范圍內巷道圍巖較穩定，頂底、兩幫未發生變形現象。

圖6 測站3 松動圈測試的波速曲線

5）松動圈的測量結果分析。見圖6，右幫、頂板在圍巖深部1.0 m 位置波速達到峰值，左幫深部0.8 m 位置為波速峰值；據此獲得頂板、右幫區域松動圈范圍為1.0 m，左幫區域松動圈范圍為0.8 m。

5 結束語

總結測站1、2、3 看出，巷道圍巖較穩定，未發生明顯變形。測站1 中獲得頂板、左幫區域松動圈范圍0.8 m，右幫區域松動圈范圍1.0 m。測站2 中獲得右幫、左幫區域松動圈范圍0.8 m，頂板區域松動圈范圍1.0 m。測站3 中獲得頂板、右幫區域松動圈范圍1.0 m，左幫區域松動圈范圍0.8 m。根據圍巖松動圈厚度大小，對松動圈圍巖進行分類，賈郭煤礦屬于Ⅱ級穩定圍巖類型，該類條件下短錨桿噴混凝土支護可滿足要求，因此，現有支護方式可以滿足現場安全生產要求。

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