孤島工作面沿空巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

舒建

摘 要：文章以11416礦綜采工作面為研究對象，在分析了綜采工作面的開采條件、支護(hù)條件、地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上對巷道圍巖變形、工作面支架工作阻力進(jìn)行了監(jiān)測，最終得到了孤島工作面沿空巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。研究結(jié)果表明，孤島工作面沿空巷道礦壓增加明顯，大大增加了其支護(hù)難度，需要加大其支護(hù)強度。

關(guān)鍵詞：孤島工作面；沿空巷道；礦壓顯現(xiàn)

引言

伴隨我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，煤礦開采工作面回采情況日益復(fù)雜，相較于常規(guī)的開采工作面，礦壓顯現(xiàn)明顯的孤島工作面在回采工作中日益增多。伴隨孤島工作面覆巖宏觀結(jié)構(gòu)的改變以及運動規(guī)律的變化，工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律也隨之改變。由于孤島工作面開采過程中應(yīng)力集中程度增加，從而加劇了回采巷道礦壓顯現(xiàn)程度，從而對巷道維護(hù)工作提出了更高要求。

1工作面概況

1.1工作面位置及四臨采掘情況

11416工作面為東一B組采區(qū)6煤層四階段，西起東一B組采區(qū)下山，東至-720東二軌道石門。上順槽煤層底板標(biāo)高為-644.7～-657.1m，下順槽煤層底板標(biāo)高為-698.0～-708.9m。本面為孤島面，上階段11316工作面已于2013年12月25日收作；下階段21116工作面已于2014年9月30日收作；西邊11426工作面已于2013年10月10日收作。上覆8煤、下伏4-2煤均未采掘。本面上方布置有11416頂抽巷，內(nèi)錯上順槽平面距離64.7m，巷道底板與6煤層頂板間距10.7～18.3m。

1.2工作面開采條件

工作面可采走向1654m，傾向232.6m，煤層傾角12.7°，煤層呈黑色，塊狀，局部粉末狀，屬半暗型煤。本面6煤層不穩(wěn)定，沿順槽方向煤層底板起伏大，煤層厚度為0.1～4.8m，平均煤厚2.4m，煤層結(jié)構(gòu)0.8（0.3）1.3，煤厚變化大，有增厚、變薄、分層、合并等現(xiàn)象。

1.3巷道支護(hù)方案

上順槽及下順槽均采用錨梁網(wǎng)+錨索支護(hù)，5.5m×3.2m（凈寬×中高）；局部為U型棚加強支護(hù)，U型棚規(guī)格為寬×中高=5.7m×3.5m。

2巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律監(jiān)測

使用測桿測試巷道相對變形量，判斷巷道穩(wěn)定性；利用煤體應(yīng)力計監(jiān)測煤體內(nèi)部應(yīng)力變化，根據(jù)其變化情況采取相應(yīng)的解決措施指導(dǎo)安全生產(chǎn)；使用多點位移計監(jiān)測巷道內(nèi)部位移量，判定巷道穩(wěn)定性。

2.1巷道相對變形監(jiān)測

在監(jiān)測巷道變形情況時，可以在運輸巷和軌道巷內(nèi)設(shè)立位移觀測站點來觀測采動對巷道變形的影響，具體可在異常區(qū)設(shè)立4個觀測站，在正常區(qū)設(shè)立4個觀測站，每個觀測站分別設(shè)兩個觀測斷面，采用“十”字布點法進(jìn)行布點，在測讀時可采用測桿和鋼卷尺進(jìn)行。觀測結(jié)果如圖1和圖2所示。

由上圖可知，伴隨孤島工作面的位移變化，測站距離工作面越來越近，頂板的累計下沉量也逐漸增大。采動的影響如下：第一，無采動影響階段，該區(qū)域巷道受回采影響相對較小，巷道頂?shù)装謇塾嬕苿恿枯^小，巷道維護(hù)情況良好；第二，采動影響平緩階段，伴隨工作面的推進(jìn)，在30～68巷道受工作面礦壓作用，下沉速度增加明顯；第三，采動影響劇烈階段，在0～30m范圍內(nèi)巷道受回采影響較大，變形劇烈。因此可以得出，機巷超前影響范圍68m內(nèi)應(yīng)超前加強支護(hù)。

2.2煤體應(yīng)力變化監(jiān)測

將1號煤體應(yīng)力計布置在風(fēng)巷工作面?zhèn)龋疃瓤刂圃诰琶鬃笥遥后w應(yīng)力計距離工作面19.5米，安裝應(yīng)力計第10天，觀測應(yīng)力計變化情況可知伴隨工作面的推移，煤體應(yīng)力計的應(yīng)力值一直在逐漸遞增，而在監(jiān)測的第11天晚上23：06：00分達(dá)到峰值5.18MPa，之后工作面推進(jìn)大約6.6m，而3號煤體應(yīng)力計應(yīng)力發(fā)生了劇烈變化，應(yīng)力值猛降0.8MPa，這種現(xiàn)象充分說明媒體應(yīng)力計附近的巖石已經(jīng)開裂松動，從而導(dǎo)致應(yīng)力計所受壓力出現(xiàn)極大改變，通過分析可以得出應(yīng)力曲線基本符合工作面前方超前支撐壓力曲線，基本符合礦壓觀測規(guī)律。

通過觀察監(jiān)測結(jié)果并進(jìn)行深入分析可以總結(jié)出采動影響如下：第一，無采動影響階段，結(jié)果表明距離工作面在40m以上的巷道受回采影響相對較小，巷道頂板下沉速度也相對較小，而巷道維護(hù)情況良好；第二，采動影響平緩階段，伴隨工作面的推進(jìn)，在21～40m范圍內(nèi)，受工作面超前支撐壓力作用，巷道頂?shù)装逡苿铀俣戎鸩郊涌欤坏谌蓜佑绊憚×译A段，伴隨工作面的推進(jìn)，在距工作面煤壁前方21m以內(nèi)，由于受回采動壓的強烈影響，巷道圍巖變形劇烈，變形速度明顯加快。由此可以得出，在正常區(qū)域內(nèi)上順槽超前影響范圍小于40米，應(yīng)提前加強巷道支護(hù)，這與巷道相對變形監(jiān)測結(jié)果相符合。

2號煤體應(yīng)力計布置在風(fēng)巷實體煤側(cè)，深度為7m，從煤體應(yīng)力計距工作面距離12.5～85.8m期間，應(yīng)力值變化很小，幾乎是一條直線，這主要是因為所在風(fēng)巷不是沿空巷道，而且頂板條件比較好，所以巷道受采動影響較小，安裝應(yīng)力計第10天，觀測應(yīng)力計變化情況可知伴隨工作面的推移，煤體應(yīng)力計的應(yīng)力值一直在逐漸遞增，而在監(jiān)測的第11天晚上23：37：00為止應(yīng)力值快速降低且在第11天晚上23：37：00分達(dá)到最低值3.44MPa，安裝第13天夜班煤體應(yīng)力計進(jìn)入采空區(qū)，之后由于處于采空區(qū)應(yīng)力降低區(qū)，所以應(yīng)力繼續(xù)降低直到3.37MPa煤體應(yīng)力計進(jìn)入采空區(qū)約39m（第17天）左右，冒落研石壓實，所以應(yīng)力計處于應(yīng)力增高區(qū)，之后壓力緩慢增加，當(dāng)應(yīng)力計進(jìn)入采空區(qū)約78m（第19天）處時進(jìn)入原巖應(yīng)力區(qū)，往后應(yīng)力值變的很穩(wěn)定。通過觀察可以看出，應(yīng)力曲線基本符合工作面前后支撐壓力基本符合礦壓觀測規(guī)律。

結(jié)論

第一，由于工作面上、下順槽都為沿空巷道，工作面為孤島工作面，受原采空區(qū)壓力影響，應(yīng)增加超前支護(hù)距離，并加強支護(hù)，支護(hù)距離要大于100m，根據(jù)巷道情況采取相應(yīng)的臥底方式。

第二，11416孤島工作面與上下區(qū)段的采空區(qū)工作面約有7m煤柱，易發(fā)生沖擊地壓危險，因此應(yīng)加強回采期間礦壓的監(jiān)測與防治。

第三，通過現(xiàn)場實例表明，頂板支護(hù)強度相同時，孤島沿空掘巷頂板下沉量是普通沿空掘巷頂板下沉量的1.31～1.33倍。

第四，孤島工作面超前支承壓力增加明顯，孤島工作面沿空掘巷圍巖變形量劇增，支護(hù)難度加大，為保障安全施工必須增加孤島工作面支護(hù)強度。

第五，通過礦壓觀測可知，11416孤島工作面巷道松動圈半徑在3～4m之間，支護(hù)難度加大。工程實踐表明，錨網(wǎng)索和注漿加固聯(lián)合支護(hù)可有效的控制孤島工作面沿空掘巷圍巖的變形量，巷道支護(hù)效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹永模，華心祝，楊科，祁連光.孤島工作面沿空巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[J].煤礦安全，2013，44（01）：43-46.

[2]崔滿堂，毛傳森，王少楠，李春霄，譚興.楔形護(hù)巷煤柱沿空巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[J].中國煤炭，2016，42（06）：48-50+57.