深部極軟巖回采巷道圍巖變形的控制

徐建春(江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院， 江蘇 徐州 221011)

深部極軟巖回采巷道圍巖變形的控制

徐建春(江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院， 江蘇 徐州 221011)

本文通過對某煤礦深部極軟巖回采巷道圍巖變形情況,提出了兩幫適當(dāng)強度支護、底角高強錨桿支護控制底鼓、高強全錨索支護控制頂板的非均勻圍巖控制策略,實際運行取得了較好的效果。

深部軟巖；回采巷道；圍巖變形；控制

1 1316回采巷道圍巖概況

某煤礦1316回采巷道埋深在600～750m之間，位于某向斜的軸部附近，殘余構(gòu)造應(yīng)力有一定的影響；而巖石強度特低，且泥砂化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，屬于極軟巖層。且受高垂直和水平方向應(yīng)力影響，對于圍巖變形的控制極其困難，為國內(nèi)外罕見。

2 極軟巖回采巷道圍巖變形控制策略

我們在分析目前回采巷道圍巖的各種控制，總結(jié)該煤礦現(xiàn)有的各種支護基礎(chǔ)上，提出了高強全錨索支護控制頂板、兩幫及底角錨桿支護的非均勻圍巖控制策略。回采巷道布置的錨桿、錨索支護如下圖1。

(1)高強全錨索頂板支護

每 排7根 支 護 的 錨 索(規(guī) 格 為2φs18．9)，間 排 距800mm×800mm；再采用2根錨索(規(guī)格為2φs18．9)加強進行補強，間距1600mm，排距2400mm。

(2)兩幫及底角錨桿支護

兩幫各采用錨桿d=22mm，l=2500mm的高強左旋無縱筋等強螺紋鋼錨桿2根，間排距800mm×800mm。兩底角各距兩幫300mm、傾角30°打底錨桿。從兩幫底角距底板200mm、傾角20°打角錨桿，必要時在巷道底板中部輔以卸壓切縫。

圖1 回采巷道錨桿、錨索支護布置圖

3 回采巷道礦壓實測內(nèi)容及觀測方法

通過在巷道表面布設(shè)測站，觀測巷道頂板下沉量、底鼓量、兩幫的收斂量；通過向巷道周圍巖體安裝多點位移計觀測深部圍巖位移量；通過鉆孔窺視儀器，觀測巷道圍巖破碎情況。

3.1 巷道礦壓觀測

3.1.1 巷道表面位移測站的布置

根據(jù)該煤礦的具體情況，布置4個測站，具體如圖2所示，在兩順槽內(nèi)距離切眼30m處布置第一個測站，60m處布置第二個測站，100m處布置第三個測站，200m處布置第四個測站，每個測站布置1個測面。

圖2 巷道內(nèi)測點布置示意圖

3.1.2 表面位移測點布置及安設(shè)

在每個測面的頂、底板和兩幫的中部各布置1個測點。采用“十字布點法”進行布置測點，每個測面中測點的設(shè)置如圖3所示。

圖3 表面位移測點布置示意圖

3.1.3 觀測內(nèi)容及方法

主要觀測內(nèi)容包括頂兩幫的收斂量OC和OD，底鼓量OB和頂板下沉量OA，O點需要用工程線來確定。距工作面100 m以外每周觀測一次，60-100 m內(nèi)每3 天觀測一次，30-60 m內(nèi)每2天觀測一次，0-30 m范圍內(nèi)每天觀察一次。當(dāng)工作面采至測站附近時，可一天測讀兩次(預(yù)計此時由于設(shè)備的影響，觀測較為困難，可以根據(jù)情況觀測部分項目)。

3.2 巷道圍巖深部位移觀測

巷道圍巖深部位移采用多點位移計進行觀測，每條巷道內(nèi)各布置2個測站斷面。為方便觀測，該測站斷面與表面位移觀測斷面位置相同，即布置在離開切眼50m和100m處。每個測站測三個孔，兩幫和頂板各一個，每個孔布置6個測點，分別是1m、2m、3m、4m、6m、8m。其具體布置如圖4所示。

圖4 圍巖深部圍巖布測

3.3 巷道圍巖破壞情況

采用YZB型巖層鉆孔探測儀探測回采巷道周圍圍巖的破壞情況。可用來探測、測量、記錄裂口、裂縫等。通過反復(fù)對比實測圖像，回采巷道的圍巖破壞特征可以繪出。

4 回采巷道深部圍巖變形分析

通過在巷道周圍圍巖體內(nèi)安裝深部多點位移計，可以大致的看出巷道周圍巖體的運移情況。此次在1316工作面回采巷道中，各布置了2個測點，由于50m測點數(shù)據(jù)少且失效的點多，無法進行正常分析，這里通過分析1316工作面兩巷100m測點的頂部和兩幫布設(shè)的深部多點位移計變化情況，對巷道圍巖的內(nèi)部的位移進行簡單分析。各測點均設(shè)置了6個點，分別為1m、2m、3m、4m、6m、8m。圖5分別為1316工作面運輸巷和回風(fēng)巷的頂部多點位移計變化情況。

對于1316工作面回采巷道，安裝的深部多點位移計假設(shè)最深部的8m點處所在圍巖是不變化的，通過跟8m處的圍巖對比，得到了圖示的深部圍巖變化情況。

1316工作面頂部的巷道支護采用長度4．3m的錨索支護，同時補以長度8．3m的加強錨索支護。普通錨索采用間排距800×800mm進行頂板支護，每排7根，加強錨索在巷道頂板的肩窩初進行補強支護，排距1．6m。通過上面分析可知，在4．3m錨索密集支護的情況下，產(chǎn)生了較好的支護效果，在巷道頂部3m以上的范圍內(nèi)，圍巖向下的位移量(頂板下沉量)較小。1316工作面回采巷道的兩幫采用直徑22mm，長度2．5m的左旋無縱筋錨桿，左右?guī)透?根，采用間排距800×800mm進行支護。通過分析可知，在錨桿的支護條件下，圍巖深部變形控制的很好，防止了圍巖的劇烈變形，支護效果較好。

圖5 1316工作面運輸巷100m處頂部和兩幫的深部位移變化

5 小結(jié)

(1)該煤礦巷道圍巖變形采用兩幫適當(dāng)強度支護、底角高強錨桿支護控制底鼓、高強全錨索支護控制頂板的非均勻圍巖控制策略是行之有效的。

(2)通過對1316綜采面兩回采巷道的持續(xù)表面位移觀測，可以發(fā)現(xiàn)，1316綜采面回采巷道的底鼓量最大，達(dá)到433mm，且變形較快，其頂板下沉量和兩幫收斂量均相對較小。所以，1316綜采面應(yīng)注重對回采巷道底鼓的防止，以保障正常生產(chǎn)活動。

(3)由1316綜采面回采巷道的表面位移隨距工作面距離的變化情況，可以看出，在工作面前方圍巖出現(xiàn)了三個階段，即圍巖變形劇烈區(qū)(在距工作面14m)、顯著區(qū)(在距工作面14～35m)和相對穩(wěn)定區(qū)(在距工作面35m以外)，同時，數(shù)值模擬結(jié)果與實測超前范圍基本吻合。所以，要加強對工作面前方超前影響范圍35m內(nèi)的巷道支護。