回采巷道圍巖移動與變形分析

（江蘇聯合職業技術學院徐州機電工程分院，江蘇 徐州 221011）

摘 要：掌握回采巷道沿走向和傾向的礦壓顯現規律進而得出巷道變形破壞的基本規律，并利用這些規律進行礦壓控制有著重要的意義。對回采巷道沿走向5個不同階段和沿傾向3個階段的礦壓顯現規律進行了必要的分析研究，提出回采巷道礦壓控制的關鍵在于減輕采煤工作對巷道造成的不利影響的結論。

關鍵詞：回采巷道;移動與變形;規律

0 前言

回采巷道即區段巷道，有區段運輸平巷、區段回風平巷、聯絡巷、開切眼等，兩平巷為工作面的兩安全出口，并且在通風，人員進出，運輸物料及工作面搬家發揮著無可替代的作用。新掘巷道周圍形成的破碎區、塑性變形區以及彈性變形區，隨著時間的延長，破碎區逐漸擴大，一直到新的平衡為止。在這個過程中，除了受巖石強度條件的影響外，支架的支撐作用和已經破碎的巖塊之間的摩擦力也可以產生一定的抵抗力量。

1 回采巷道在走向方向的圍巖移動與變形

如果采用留護巷煤柱的區段平巷布置方式，從巷道開始掘進到廢棄的整個過程中，巷道內礦壓顯現（表現為斷面縮小及支架變形等）的劇烈程度有明顯差別。根據回采期間巷道內不同地段上礦壓顯現的特點，礦壓顯現相應地分布形成5個不同的礦壓顯現帶。

（1）第（I）礦壓顯現帶為掘進影響帶。主要受巷道施工影響，隨著遠離掘進工作面，圍巖移動速度快速降低，常在掘進工作面后方60～80 m處移動趨于穩定。

（2）第（Ⅱ）礦壓顯現帶出現在無采掘影響階段。由于該帶中巷道不受掘進和回采的影響，故圍巖基本上外于穩定狀態。頂底板移近速度一般小于0.5mm/d以下。

（3）第（III）礦壓顯現帶為前方采動影響帶。

（4）第（Ⅳ）礦壓顯現帶為工作面后方采動影響穩定帶，出現在采動影響穩定階段。在許多情況下，該帶內的巷道移近速度可穩定在0.5～1.0mm/d左右，因而該帶內的巷道可在較長時期內保持穩定狀態。

（5）第（V）礦壓顯現帶出現在下區段開始回采階段。即二次影響階段。其中第（I）和第（Ⅱ）帶內累積的頂底板移近量很小，區段平巷內頂底板移近量主要是由其它三個帶形成的。如果以開始受回采影響后各帶累積的移近量作為總移近量，則不同礦壓影響帶內巷道頂底板移近量，在總移近量中所占比重也不同。

2 回采巷道沿傾斜方向的圍巖移動與變形

巷道內沿傾斜方向從煤體邊緣向煤體深部可分為3個不同礦壓顯現帶：煤體邊緣減壓帶（Ⅰ）、增壓顯現帶（Ⅱ）和穩壓帶（III）。離開切眼距離最近的是煤體邊緣減壓帶（Ⅰ），即卸壓區。緊靠煤體邊緣卸載帶（Ⅰ）的是增壓顯現帶（Ⅱ）。最外圍的顯現帶是穩壓帶（III）。疊加支承壓力作用在增壓顯現帶下，可導致頂板預先下沉、煤壁破碎片幫、產生沖擊地壓、煤與瓦斯突出等現象。增壓顯現帶（Ⅱ）內部又可細分為3個小帶：壓力上升帶、壓力高峰帶、支承壓力下降帶。其中支承壓力下降帶分布范圍較大，帶內支承壓力對巷道和支架的破壞程度較壓力上升帶較弱，且影響程度隨深入煤體內部而逐漸減輕。

增壓顯現帶（Ⅱ）內巷道維護費用往往會劇增但效果很差。當回采工作面推進較長距離后，區段煤柱內的支承壓力，可隨頂板垮落而逐漸消失。

3 沿傾斜方向圍巖移動與變形分析

由于支承壓力沿傾斜的顯現特征隨與工作面的距離而發生一定的變化。這個變化過程不是在采后很短時間內完成，而要經過較長的時間。隨各礦具體條件不同，這個時間可能由2～3個月至1～2年。一般來說，采深和采厚越大，則開采以后巖層移動范圍越大，達到穩定所需要的時間也越長。然而頂板巖石愈容易冒落，膠結和壓實再生的能力愈強，達到穩定所需要的時間則愈短。

4 結論

通過以上分析研究可得出以下結論：

（1）控制圍巖的重中之重為初次來壓與周期來壓期間在支承壓力區的采動影響階段（III）。該帶處在回采影響最嚴重的地段，通常出現有頂底板移近速度的峰值區，常使頂板在短時間內產生大量下沉。整個采動影響帶內的巷道頂底板移近量均占回采影響造成的頂底板總量的50%-60%，或者相當于煤層開采厚度的11%-15%，有時甚至更大。

（2）由于巷道頂底板不斷移近，造成平巷最終移近量很大，其值主要與煤層開采厚度等因素有關。實測統計平巷頂底板總移近量，約占開采厚度的15%-20%，有些情況還要大得多。平巷頂底板總移近量u按下式估算：

u=u1+v2*t2+u3+v4*t4+u5

式中u1、u3、u5---對應影響帶內頂底板移近量;

v2、v4---對應影響帶內頂底板移近速度;

t2、t4---對應影響帶內頂底板移近持續的時間。

根據上式求得的頂底板移近總量，可大致判斷平巷支架所具有的可縮量在其整個服務期內是否夠用。以便采取減少頂板移近量的措施，或選用可縮量較大的支架，保證回采巷道良好維護。實際生產中還必須降低支承壓力的集中程度，可以選擇采用充填法處理采空區，采空區不留煤柱，避免兩個工作面相向回采防止支承壓力重疊，縮小控頂距減小支承壓力以及加快工作面推進速度，減少頂板懸露時間的改善工作環境措施。初次來壓與周期來壓期間工作面可采取增設排柱、木垛、斜撐、抬棚等沿放頂線加強支護及強制放落頂板等措施。為減輕采動影響階段對回采巷道的影響除了加強支護、選擇合理回采工藝和工藝參數外，還要在比較科學的基礎上合理地布置回采巷道，采取能有效地減輕支承壓力對巷道危害的技術措施。

作者簡介：張繼周（1973-），男，本科，采礦高級講師，研究方向：采礦工程技術與安全。