近距離煤層采空區下回采巷道布置研究

王金梁 劉文越 成 斐 馮建峰

(山西汾西宜興煤業有限責任公司，山西省呂梁市，032302)

1 工作面地質及開采條件

圖1 2#煤層1201工作面巷道布置

2 回采巷道合理布置分析

2.1 理論計算

L0≥(h1+h2)tanθ

(1)

θ——應力影響角，取35°。

圖2 煤柱底板支承壓力分布

圖3 煤柱集中應力影響范圍

2.2 數值模擬分析

根據礦井地質條件，采用UDEC建立工作面開采模型，模擬范圍均取418 m×100 m(走向×傾向)，如圖4所示。圍巖物理力學性質參照該礦工作面實際巖體力學特性。節理特性考慮采動影響，圍巖本構關系采用Mohr-Coulumb模型。模型的上邊界為應力邊界，根據覆巖厚度施加均布載荷，左、右、下三個邊界為位移固定約束邊界。

圖4 不同布置方案的巷道圍巖變形量對比

3 實測結果與分析

3.1 采空區下回采巷道布置

1201-2運輸平巷和材料平巷永久支護均采用錨網梁索聯合支護，支護材料為螺紋鋼錨桿(頂板)、圓鋼錨桿(兩幫)、圓鋼鋼帶、鋼絞線、金屬菱形網等。

圖煤層1201-2工作面回采巷道布置

3.2 測點布置

在1201-2工作面運輸平巷、材料平巷以及材料平巷與1201工作面繞巷垂直布置段各設置了5個測站，如圖5所示。相鄰測站沿巷道走向間距20 m，每個測站設置1個圍巖變形監測斷面，采用十字布點法，如圖6所示，在頂板、底板和兩幫中部各布置1個測點，觀測工作面回采過程中巷道圍巖變形情況，包括頂底板相對移近量及變形速度、兩幫相對移近量及變形速度。用鋼卷尺或測槍測讀AB、CD值，讀數精確到1 mm，并記錄測站至工作面的距離。距工作面50 m之內的測站，每天觀測1次，50～200 m之內的測站每兩天觀測1次。

圖6 十字布點法示意圖

3.3 觀測結果分析

1201-2運輸平巷的圍巖變形情況如圖7所示。由圖7可以看出，巷道圍巖變形速度較小，平均在6～8 mm/d左右，當測站距離工作面0～30 m范圍時，由于工作面超前支承壓力的作用，圍巖變形速度增大。整體來講，支護效果較好，圍巖變形量不大，頂底板累計相對移近量平均為182 mm，兩幫累計相對移近量平均為147 mm。

圖7 1201-2運輸平巷(內錯5 m布置) 圍巖變形速度和變形量變化曲線

1201-2材料平巷與1201繞巷垂直段的圍巖變形量、變形速度曲線如圖8所示。由圖8可以看出，圍巖變形量和變形速度相對內錯5 m布置時明顯變大，頂底板累計移近量平均為479 mm，兩幫累計移近量平均為373 mm，出現了較為明顯的底鼓、幫鼓及頂板破碎、下沉現象。圍巖平均變形速度為10～14 mm/d。

圖8 1201-2材料平巷(與繞巷垂直布置) 圍巖變形速度和變形量變化曲線

1201-2材料平巷(內錯46 m布置)的圍巖變形情況如圖9所示。由圖9可以看出，巷道圍巖變形速度與變形量均較小，變形速度在3～5 mm/d之間，兩幫累計相對移近量平均為122 mm，頂底板累計相對移近量平均為127 mm。

3種布置方式的巷道圍巖變形速度與變形量對比見表1。

表1 不同布置方式時的巷道圍巖變形情況

圖9 1201-2材料平巷(內錯46 m布置) 圍巖變形速度和變形量變化曲線

4 結論