黃陵二號煤礦回采巷道圍巖變形監測及分析

李曉輝

(陜西黃陵二號煤礦有限公司，陜西 黃陵 727307)

0 引言

當前，黃陵二號煤礦正在開采二盤區和四盤區的2#煤層。系統研究二盤區和四盤區巷道圍巖的變化規律，對實現開采工作面準備巷道掘進的安全高效推進具有十分重要的作用。因而，開展巷道圍巖變形監測，分析巷道圍巖中的變形與位移特點及其影響因素，摸清巷道圍巖的變形規律，最終優化巷道支護設計與施工技術，將為煤炭生產提供有效的技術支持。

1 巷道破壞現狀

為了后期進行監測工作，對巷道進行實地勘測調查，經調查發現由于開采工作的不斷進行，已經造成部分巷道不同程度的破壞，巷道破壞主要有以下幾種情形[1-3]。①整體穩定，局部掉落—本次監測所處巷道整體較為穩定，但局部破壞較為嚴重，部分區域有聲響，且煤柱部分位置有掉落現象；②頂部冒落—冒落寬度寬窄不一，有的達整個巷道寬度，有的寬度僅有1 m，冒落高度有的高達3～5 m，有的僅有明顯破裂線，冒落長度有的長近30 m，有的僅在5 m左右；③片幫，底臌—巷道產生嚴重底臌，底臌幾乎遍及整個巷道，底臌量多達2 m以上，變形巷道不同程度均出現底臌現象；④錨桿預緊力小，擴散效果差，不能有效控制頂板變形，錨桿桿體強度低，存在拉斷情況。

2 監測方法

2.1 多點位移計測試

用巷道頂板離層指示儀可以測出每個測點處距巷道頂板不同深度的頂板離層量和所在位置，但1個測點所測出的結果只能說明測點自身及其附近巷道頂板的離層情況，要想對整個巷道頂板的離層情況進行監控，則需在巷道內每隔一定距離設置1個測點，由這些測點在所要監測的巷道內形成一條監測線，定期對這些測點進行觀測，就可以達到對整個巷道頂板進行監測目的。頂板離層量日常觀測主要是依靠頂板離層量危險“臨界值”來判斷頂板是否有垮落的危險[4-5]。對每條巷道來說，其巷道頂板離層量的危險臨界值都應有兩個，即錨桿錨固范圍內和錨固范圍外應有不同的離層量危險臨界值。

在實測中常用的方法是，當發生巷道頂板垮落現象時，則直接取此處頂板離層量作為預報危險的臨界值，如果在所觀測巷道中沒有頂板垮塌現象發生，同時也無經驗參數可供類比時，則可根據經驗預設一個量值較小的離層量作為準臨界值，在觀測過程中逐步修正。如在觀測過程中實際頂板離層量沒有達到預設值且頂板也無危險情況發生，則繼續使用預設值作為臨界值。如在觀測過程中實際頂板離層量達到或超過了預設臨界值，但巷道頂板沒有發生危險的跡象，則可適當加大預設臨界值，然后再繼續觀測和修正。已有的觀測結果可作為以后同類巷道觀測的準臨界值，即當以后在同類巷道中觀測時，可以用此次觀測沒有發生頂板垮落危險時最大離層量作為臨界值，當所觀測的巷道頂板離層量小于此值時，則不必修正，如果大于此值，但頂板完好，無危險跡象，可將臨界值增大至所觀測到的離層量。

2.2 頂板巖層位移監測孔布置

頂板巖層位移監測孔分別在201輔運巷、203膠帶巷、203輔運巷、409膠帶巷及409輔運巷內布孔，203膠帶巷、203輔運巷布孔斷面為距掘進工作面5 m、25 m、45 m等斷面；其余巷道布孔斷面為任一聯絡巷中線位置，及向兩側20 m、40 m位置斷面。若施工困難，鉆孔位置可適當調整。每個斷面分別布置頂部孔和幫部孔。鉆孔可采取A、B形式之一(如圖1)。孔深：頂部鉆孔深度10 m，幫部鉆孔深度6 m。孔徑：所有鉆孔孔徑為φ45 mm，可用φ42 mm鉆頭實現。

a-頂面布置單孔;b-頂面布置雙孔圖1 頂板位移監測孔

3 監測結果及分析

3.1 監測結果統計

選用在410膠帶巷監測數據進行分析，表1～6為監測記錄表。

表1 410膠帶巷多點位移計監測記錄表

表2 410膠帶巷多點位移計監測記錄表

表3 410膠帶巷多點位移計監測記錄表

表4 410膠帶巷多點位移計監測記錄表

表5 410膠帶巷多點位移計監測記錄表

表6 410膠帶巷多點位移計監測記錄表

3.2 監測結果分析

根據前表中的數據，繪制出巷道各測試斷面頂板離層量與測試面距回采工作面距離的變化曲線圖，如圖2、3、4所示。

圖2 410膠帶巷3#聯絡巷1#斷面多點位移計監測數據變化曲線圖

由圖2可知，在距回采工作面94 m以外，頂板累計位移量變化不大，可認為頂板基本上處于穩定狀態，沒有發生離層現象。在距回采工作面94 m以內，隨著工作面的推進，頂板累計位移量都不斷增大，2 m處累計位移量最大為14 mm，4 m處累計位移量最大為12 mm，8 m處累計位移量最大為13 mm，10 m處累計位移量最大為13 mm。

圖3 410膠帶巷3#聯絡巷2#斷面多點位移計監測數據變化曲線圖

由圖3可知，在距回采工作面111 m以外，相鄰監測點之間的離層量都很小。在距回采工作面111 m以內，隨著工作面的推進，頂板累計位移量都不斷增大。2 m處累計位移量最大為12 mm，4 m處累計位移量最大為14 mm，8 m處累計位移量最大為6 mm，10 m處累計位移量最大為12 mm。

圖4 410膠帶巷3#聯絡巷3#斷面多點位移計監測數據變化曲線圖

由圖4可知，在距回采工作面85 m以外，相鄰監測點之間的離層量都很小。在距回采工作面85 m以內，隨著工作面的推進，頂板累計位移量都不斷增大。2 m處累計位移量最大為12 mm，4 m處累計位移量最大為13 mm，8 m處累計位移量最大為12 mm，10 m處累計位移量最大為10 mm。

4 結論

(1)在回采過程中，距離回采工作面100 m以外，頂板離層現象不明顯，當距離小于100 m時，頂板開始發生沉降；在回采過程中，要做好回采工作面100 m范圍以內的巷道支護工作。可根據實際情況，局部加強支護。

(2)回采過程中，巷道頂板最大下沉量為14 mm，可將最大下沉值與臨界沉降值(由錨桿有效伸長量決定)進行對比，確定支護方式。

(3)支護在減小圍巖變形和頂板下沉方面有一定作用，如果沒有支護或支護不足，圍巖松動范圍將大于監測值。