兩次采動影響下巷道底鼓實測對比分析

程 杰

（潞安集團高河能源有限公司，山西 長治 047100）

底鼓在煤礦巷道中經常發生，巷道底鼓使巷道斷面縮小，阻礙運輸、通風和人員行走，影響生產和威脅生產安全，而隨著煤礦現代化水平的不斷提高以及開采環境和超前支撐壓力的復雜化，回采巷道底鼓現象越來越突出[1-2]。國內外專家學者針對于雙采動影響造成的回采巷道的底鼓機理與控制的專門研究比較少。高河煤礦核定生產能力為750萬t/a，由于對巷道底鼓機理上的模糊，可能會造成大量資金浪費、巷道報廢等現象的發生，所以對受雙采動影響的回采巷道底鼓機理進一步研究，對高河煤礦的安全高效生產具有重要意義。

1 概況

E2305工作面位于高河礦東二盤區，東部為E2303綜采工作面，工作面主采二疊系3#煤層，煤層埋深394～453m，煤層平均厚度為6.5m，煤層傾角為1～7°。該工作面位于高河背斜軸心區域，整體向西傾斜，該背斜軸部平緩，根據掘進揭露情況，軸部地應力集中，會出現底鼓、嚴重片幫現象和裂隙發育。E2305工作面按兩進一回布置，即膠帶順槽、進風順槽進風，回風巷回風，見圖1。工作面采用走向長壁、后退式低位放頂煤一次采全高，工作面采高3.5±0.1m，放煤高度3.0m，采放比1:0.86。E2305膠帶巷設計斷面大小為5.5×3.75m，巷道至掘進完成后，E2303工作面才開始回采，所以膠帶巷先后經歷E2303工作面和E2305工作面兩次采動影響，在E2305工作面超前支承壓力和E2303側向支承壓力的共同作用下，煤體較為破碎，承載能力較差。

2 礦壓觀測方案設計

為了研究E2305膠帶巷底鼓規律，將測站布置在E2305膠帶巷中。E2305膠帶巷屬于比較特殊的回采巷道，巷道從開掘到報廢，由于采動影響和應力重新分布，E2305膠帶巷圍巖變形經歷了三個階段：階段一，在煤體內掘進E2305膠帶巷引起的圍巖變形；階段二，E2303工作面開采時引起的圍巖變形；階段三，E2305工作面開采時引起E2305膠帶巷圍巖變形。礦壓觀測主要觀測巷道表面的宏觀變形情況，著重觀測巷道底板的變形情況，記錄底鼓的變化量及變化速度，為了便于分析，將圍巖變形的階段Ⅰ和階段Ⅱ稱為單采動影響，階段Ⅲ稱為雙采動影響。

圖1 E2305工作面膠帶順槽布置示意圖

在E2305膠帶巷共布置有2個測站，在距離工作面228m和382m處分別布置一個測站1#和2#。每個測站安裝錨桿測力計、深部位移計、表面位移標定點。在所選位置，采用“十字測量”法布置測站，在兩幫距離底板1.5m設置固定點，設置工程線，從頂板中間向下垂直設置工程線，兩線垂注相交，用普通鋼卷尺進行測量并記錄讀數，巷道表面測量的物理量包括：OA、OB、AB、OC、OD、CD的測量，見圖2。

圖2 表面位移測點示意圖

3 單采動與雙采動影響下巷道底鼓變形對比分析

E2305膠帶巷經歷了兩次采動影響期，第一次采動影響期為E2305膠帶巷掘進期和E2303工作面回采影響期，第二次采動影響期為E2305工作面回采影響期，按照E2305膠帶巷在不同時期受到的采動影響程度，將第一次采動影響期稱為單采動影響，在E2305工作面回采期間，E2305膠帶巷在第一次采動影響結果基礎上再次受到影響，稱為雙采動影響。當E2303工作面回采完成后，工作面即刻搬家，進行E2305工作面回采，E2305膠帶巷進入E2305工作面采動影響期，在此期間不考慮巖石蠕變引起的底鼓量。

對兩次影響期結束后所測巷道底鼓量進行對比分析，觀察E2303工作面采動及E2305工作面采動對巷道底板巖層的影響程度，底鼓量及底鼓速率，見圖3和圖4。

圖3 E2303工作面回采期間底鼓量及底板變形速率

圖4 E2305工作面回采期間底鼓量及底板變形速率

（1）E2303工作面回采期間，E2305膠帶巷處于第一次采動影響期，影響范圍從E2303工作面距測站120m到工作面推過測站150m。在此期間，巷道底鼓量逐漸增大，由于E2305膠帶巷與E2303進風巷之間存在35m煤柱，E2303工作面推過測站之前所受到的超前支承壓力影響要小于工作面推過測站之后采空區方向形成的側向支承壓力的影響，最大變形速率出現在工作面推過測站25m處，最大變形速率為25mm/d，在第一次采動影響結束下，巷道底鼓量增加了338mm。

（2）E2305工作面回采期間，E2305膠帶巷一直受到E2303工作面回采引起的側向支承壓力作用，巷道底板存在一定變形速率，巷道底鼓量逐漸增加，當E2305工作面推進距離測站150m時，巷道變形速率逐漸增大，巷道底鼓變形量明顯變大，最大變形速率為31mm/d，當工作面推過測站時，巷道底鼓量增大了511mm，達到920m，巷道底鼓量增加量占巷道使用周期總底鼓量的55.5%。

（3）從兩個時期巷道底鼓量大小對比可知，在E2303工作面采動影響下，巷道淺部圍巖已經產生破壞，且塑性區逐漸向圍巖深部延伸。當回采巷道受到E2305工作面采動影響時，已經較為破碎的巷道底板破壞更加嚴重，圍巖中的塑性區受到E2305工作面采動產生的支承壓力的影響，遭到破壞變形，相較于圍巖由原巖應力到破壞，處于塑性區的圍巖更易變形破碎，底板圍巖的穩定性較小，巷道底板產生較大的底鼓量。

4 結 論

E2303工作面膠帶巷受到E2303工作面和E2305工作面的雙采動影響，其中E2303工作面采動影響期間，膠帶巷底鼓量增加了338mm，最大變形速率為25mm/d，巷道底鼓量占巷道使用周期總底鼓量的36.7%。E2305工作面采動影響期間，巷道底鼓量增加了511mm，最大變形速率為31mm/d，巷道底鼓量占巷道使用周期總底鼓量的55.5%。所以，巷道使用周期的底鼓量主要由E2305工作面采動引起，巷道圍巖變形量很大，難以滿足E2305工作面回采期間的正常使用，需要起底、補強支護等措施控制巷道底鼓變形。