程 波

（山西晉煤集團翼城晟泰青洼煤業有限公司， 山西 臨汾 043500）

某礦井位于沁水煤田西南邊緣，整個地區屬于侵蝕山地，東北部為山地，礦區的地形結構較為復雜。從地勢角度來看，礦井中部為山地，海拔相對較高，其他地區海拔較低，形成了中間高、四周低的地勢特點，其中礦區內部相對高速為240.5 m。

中條山隆起的東北部，為中山區，地貌屬侵蝕山地，溝谷多為“V”型谷。井田內總體地勢為中部高，北部及東南部低。最高點位于井田中部山梁處，海拔1 350.5 m，最低點位于井田西北角，海拔1 090 m，最大相對高差240.5 m。區域地層自南向北，礦區地質組成不斷發生變化，復雜的地質情況，無疑增加了后續礦產資源開發難度，以新生界為例，該礦區的新生界以角度不整合覆蓋于各時代地層之上。從地質勘查人員獲取的數控來看，整個礦區呈現出一定的單斜結構，傾斜方向以東西向存在，傾斜角度在7°~15°之間，單斜機構中，地質斷層較為發育，從獲取的數據來看，整個斷層共有9 個，整個礦區的開采難度相對較大。

1 工作面概況

2102 工作面位于某礦井的2 號煤層區域，出于整個礦區的山體西部，與3 號煤層距離及相對較近，垂直距離為7.84~10.17 m，平均距離9.14 m。該煤層平均厚度度為4.67 m。整個煤層結構相對簡單，煤層頂部分布有粉砂巖，煤層底部分布有泥巖。整個煤層厚度變化相對小，實時開發的難度較低。

2102 工作面煤層傾角3.5°~5.0°，平均4.15°左右，煤層底板標高+910~+1 085 m，蓋山厚度50~324 m，煤層厚3.85~6.05 m，平均4.66 m，含0-1 層夾石，全區穩定可采；頂底板多為粉砂巖、泥巖，頂板偶為中粒砂巖。該工作面北面有F3 派生的斷層，預計對巷道掘進有一定影響。

2102 工作面為未開采的孤島工作面，西南側為已開采的2101 工作面，西北側為開采完成的2103第一工作面，東北側為將要開采的2103 第二工作面。2102 工作面四鄰關系圖見圖1。

2 該工作面承受的動壓影響

2102 工作面新掘巷道掘進過程，由于各類設備的影響，使得掘進巷道的應力發生較為明顯的變化，應力的變化，導致圍巖應力產生新的變化。巷道內應力不斷集中，受力平衡狀態被打破。新掘進巷道在開采過程中，整個巷道的水平應力出現轉移，逐步向頂部集中，應力的集中，使得新巷道的結構穩定性受到影響，增加了巷道塌方的發生機率[1]。2102 工作面新掘巷道位置圖見下頁附圖2。

新掘巷道一般在鄰近工作面采完應力重新分布完成之后，沿著采空區邊緣掘進巷道，能夠從而避開采動帶來的支承壓力影響。在整個采礦掘進的過程中，礦區原有的2102 工作面受到2103 工作面的影響，工作的結構穩定性、受力狀態發生較為明顯的變化。隨著2103 工作面掘進工作的持續進行，整個工作面的頂部在應力作用下，出現頂部塌落或者移位的情況，這種情況的出現，使得煤礦采空區上部巖層的整體重心位置，發生變化，這種變化的出現，無疑使得新掘進巷道應力場平衡狀態被打破，受力結構的變化，無疑給整個新巷道掘進極易發生變形。從實際情況來看，2103 工作面的整個采空區兩側的側向支撐壓力，壓力影響范圍在15~30 m 的范疇，整個巷道的側向壓力分布范圍較廣，這情況的發生，對于2103 工作面后續采礦、掘進等工作的開展均產生了不利影響。

圖2 2102 工作面新掘巷道位置圖

由于2102 工作面與2103 工作面的空間距離相對較近，2103 工作面在掘進的過程中，2102 工作面受到其回采工作的影響，整個工作面的圍巖應力數值發生明顯增大，使得圍巖的應力分布再次發生變化，部分區域應力分布較為集中，應力的集中，使得整個圍巖的變形量加大，結構穩定性受到削弱。

由于2103 工作面和2102 工作面之間煤柱為窄煤柱，工作面不斷向前推進導致基本頂的懸露距離增加、破斷失穩、回轉下沉，從而導致巷道圍巖變形劇烈，破斷后的頂板朝向采空側傾斜，巷道斷面越大、頂板懸露長度越大，頂板下沉量越大，給工作面的采掘作業帶來很大影響。

3 該工作面圍巖控制的措施

從實際經驗來看，2102 工作面在煤礦開采的過程中，受到2103 工作面回采的影響較大，每次回采過程中，均會對整個2102 工作面的巷道受力情況產生作用，導致圍巖發生變形，對煤礦開采工作的開展產生極大的消極影響。基于這種認知，在2102 工作面的日常開采過程中，工作人員需要投入大量的時間與精力，進行圍巖控制工作。

1）巷道支護。

由于2102 工作面和2103 工作面煤柱留設較小，隨著2102 工作面新掘巷道掘進，巷道圍巖變形逐漸加大，雖然巷道錨桿、錨索等支護體在最初受力較小，但是圍巖在錨桿作用力的影響下形成“組合梁”、“組合拱”，提高了圍巖的強度，錨索又能夠提高對巷道頂板的懸吊作用，控制頂板的離層垮落。隨著圍巖變形的進一步加大，支護體所受的支護力呈現一定線性的增長趨勢。使巷道圍巖-支護在時間及空間上達到耦合，在一定阻力條件下和圍巖共同變形，既抑制了圍巖的有害變形又使支護最大限度的發揮作用，從而使巷道變形速率減小，最終實現該巷道的穩定。

因此，在巷道支護時要充分發揮圍巖-支護的共同作用，調動2102 工作面新掘巷道圍巖深處的自承能力，同時運用錨桿、錨索的組合支護維護巷道的穩定，滿足2102 工作面掘進、回采期間的需要。

2）水力壓裂。

在對巷道圍巖支護的同時，配合水力壓裂效果會更好。通過對2103 工作面、2102 工作面進行水力壓裂，杜絕工作面回采或大面積懸頂對巷道造成的壓力，使堅硬的巷道頂板盡快冒落，也是巷道卸壓的過程，窄煤柱承受的壓力相對減小，在一定程度上對2102工作面新掘巷道變形程度方面起到積極的作用。

4 結語

2102 孤島工作面在巷道掘進過程中受2103 工作面回采影響很大，新掘巷道圍巖應力變化很復雜，不斷進行重新分布形成高應力狀態，這些高應力區域的存在對工作面后續的開采活動帶來不利影響，容易引發巷道變形嚴重，甚至帶來災害事故。而預防這種情況發生的措施就是增加巷道支護強度、對巖層進行卸壓等方法，從而降低巷道的變形量，在實踐中得到了較好的效果。