工作面參數對暗斜井圍巖穩定性影響分析

陳湘寧 侯志凱 馬軍杰

摘 要：工作面合理參數的選取，對980二節暗斜井在采動影響下圍巖變形起到關鍵作用，合理參數選擇對減少煤炭資源損失和保證礦井的安全高效生產非常重要。針對工作面參數對暗斜井圍巖穩定性影響，本論文從工作面采動影響對暗斜井圍巖穩定性進行了研究與分析，并通過現場實踐，結果表明采用合理的工作面支護參數及推采速度，可顯著提高980二節暗斜井的穩定性。

關鍵詞：深井;工作面參數;圍巖穩定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.044

通過對-980二節暗斜井裂隙區發育規律、圍巖變形規律研究;巷道圍巖應力分布及演化規律;-980二節暗斜井巷道錨桿、錨索受力分析;-980二節暗斜井巷道圍巖優化支護效果分析;研究5303充填工作面和7301工作面開采對-980二節暗斜井巷道穩定性影響分析，確保-980二節暗斜井巷道穩定性，能夠為礦井起到良好的服務作用。

1 概括

1.1 交通位置及井田范圍

新河礦業位于嘉祥縣城東約7.5km處，濟寧市的西部，行政區劃屬濟寧市經濟技術開發區和任城區管轄。新河井田屬于濟寧煤田唐口勘探區，位于唐口勘探區西南部。

1.2 采區概況

1.2.1 530采區概況

530采區位于礦井東部，工業廣場以東約1400～2700m，呈祥大道以南約700～1300m。采區位于-980m水平的北部。采區的西部為已回采結束的310采區，距離最近的3104工作面520m。采區北部為唐口煤礦，距離其最近6305工作面約1800m，南部為-980m水平二節暗斜井。其它為實炭區。

1.2.2 730采區概況

730采區位于延伸區西南部，北部為-980m水平二節暗斜井，并與530采區、630采區相鄰，東南以井田邊界為界，西部以嘉祥支斷層為界，面積2.14km2，煤層賦存深度-900m～-1300m。

1.3 -980水平二節暗斜井概況

1.3.1 地面位置及標高

-980水平延伸二節回風暗斜井掘進工作面位于礦井工廣以東;永東閘村西北方，東為老運河，埋深733.7～1016.1m。主要以農田為主。地面標高為+35.4～+36.5m。

1.3.2 井下位置及四鄰采掘情況

工作面位于-980m水平一節行人暗斜井、軌道暗斜井、膠帶暗斜井的東南方，除這三條暗斜井距離本巷道較近正在掘進外，四圍均沒有采掘工程。工作面標高-698～-980m。

2 工作面合理參數設計及其對暗斜井圍巖穩定性影響分析

2.1 5303工作面基本概況

暗斜井北側為530采區，南側為730采區，530采區先開采730采區后開采，730采區采出后暗斜井形成兩側采空的開采格局，由于暗斜井服務年限較長，因此730采區與530采區工作面應選擇合理的參數，對確保二節暗斜井的長期穩定性具有重要的意義。

根據530采區開采設計，開切眼位于FF45斷層附近，5303工作面傾斜長度為60m，設計工作面推進長度為450m，5303與5302工作面之間留設60m煤柱。

3 暗斜井巷道穩定性監測方案

3.1 監測分區

-980m水平暗斜井南北兩側工作面采動，高初始應力與采動應力作用下巷道可能會產生較大變形值，因此，在530采區與730采區工作面回采過程中需要加強巷道變形觀測與數據分析工作，以便為后期巷道維護及生產開采提供依據。第二章中介紹到通過巷道下沉計算得出，因730采區采動產生的巖層移動主要對膠帶暗斜井-790～-850m水平之間的巷道造成影響，故在三條暗斜井分別以-780m、-880m水平標高位置為中心設置監測區域，監測其上下水平區域的巷道變形情況。通過現場實地觀察發現，-880m水平及其附近區域的巷道變形破壞嚴重，因此每個監測區域根據現場考察情況進行測站的設置，測站主要圍繞頂板離層情況、巷道變形情況、錨桿錨索受力情況、圍巖體內部應力以及圍巖裂隙發育情況這五項進行監測。固定觀測區域布置示意圖見圖1。

3.2 頂板離層儀觀測

-780m水平監測區域每隔約60m沿頂板中線布置一個頂板離層儀，共布置4個，-880m監測水平著重監測，每隔約50m沿頂板中線布置一個頂板離層儀，共布置5個，用來測量巷道頂板不同深度的相對位移，顯示錨桿長度范圍內和錨桿長度范圍外的頂板巖層離層情況，監測頂板離層位置、離層速度變化，用于判斷頂板破壞范圍，對巷道穩定性進行監測。為巷道布置，支護設計，頂板安全監測提供可靠的技術參數。（共9個設備）

3.3 錨桿（索）應力監測

通過井下現場觀察，發現在-850～-800m水平出現較嚴重的錨桿、錨索斷裂以及失效現象，故應著重對上述水平之間的巷道進行錨桿、錨索應力監測。-850～-800m水平之間每隔50m設置一個監測斷面，共4個斷面，-880m水平上、下每隔70m設置一個監測斷面，共3個斷面，-780m水平上部每隔70m設置一個監測斷面，共2個斷面。在上述斷面選取1根錨桿和1根錨索，其中錨索選取頂板的錨索，錨桿在行人一側的幫中部選取一根（若條件允許，優先設置在皮帶一側幫部），在錨桿（索）上安裝錨桿、錨索測力計，錨桿（索）測力計盡可能安裝在原有錨桿上，若觀測斷面上沒有合適的錨桿（索）可以安裝測力計，可以在其附近尋找合適的錨桿（索），不拘于正好在該斷面上，也不拘于頂、幫測力計在同一個斷面上，但安裝后，一定要測準該測力計的位置。實在找不到合適的錨桿（索），可重新打錨桿（索）并安裝測力計。（共18個設備）

3.4 巷道變形監測

通過井下現場觀察，發現暗斜井幫部整體均有不同程度的破壞變形、片幫情況，其中-780～-740m水平幫部無明顯變形，底板由于已進行窩底維修，看不出底鼓情況。所以對巷道變形進行監測時，-780m水平區域每隔60m設置一個監測斷面，共4個斷面，-880m水平監測區域每隔50m設置一個監測斷面，共5個斷面，每個斷面在行人一側的幫中部設置一個圍巖移動傳感器（若條件允許，優先設置在皮帶一側幫部），監測巷道兩幫收斂及底鼓量。同頂板離層監測一樣，采用GUD-240礦用本安型圍巖移動傳感器觀測巷道變形。（共9個設備）