米山煤業巷道礦壓觀測分析及圍巖控制

李 劍

（山西高平科興米山煤業有限公司，山西 晉城 048400）

目前隨著我國淺部煤炭資源的日益減少，更多礦井進入到了深部開采階段，在安徽、山東等省份的采深甚至超過1000 m[1-2]。在對深度較大的煤層進行開采前，有大量的井巷工程需要施工，如何更加安全高效的進行巷道圍巖控制，成為了保障煤礦企業安全生產的重要工作。

1 礦壓觀測技術的現狀

相關資料顯示[3-4]，煤礦頂板事故是煤礦安全生產事故中占比最高的事故種類之一，約占總事故起數的45%左右，頂板事故造成的死亡人數同樣居高不下，占總傷亡人數的40%。研究發現，頂底板事故的發生和礦山壓力的變化密切相關。因此準確觀測礦山壓力的變化規律對遏制頂底板事故具有重要意義。

1.1 礦壓監測的目的

礦壓監測的目的在于通過對采掘工作面的來壓步距和強度的規律研究，合理制定圍巖管控措施，為采煤作業順利進行掃除障礙的同時也為企業生產提供指導性意見[5]。

1.2 礦壓觀測的內容

現場礦壓觀測內容包括圍巖位移變形和壓力兩大類。其觀測手段除了工作人員的統計經驗觀測之外，主要是運用先進的礦壓觀測儀表對工作面和巷道進行觀測。

2 米山煤業礦壓觀測試驗

山西高平科興米山煤業有限公司（全文簡稱米山煤業）位于山西省晉城高平市，目前開采15號煤。該層煤呈黑色，以亮煤為主，煤層結構簡單，穩定可采，厚度2.4～3.8 m，平均2.9 m，局部含0～2層矸石，矸石成分多為炭質泥巖或灰黑色泥巖，煤層頂底板情況如表1所示。

表1 15號煤層頂底板情況

本次礦壓觀測將選擇15103運輸順槽為觀測對象，將對巷道位移量、兩幫位移量和錨桿（索）載荷進行觀測。

2.1 頂板位移觀測

頂板位移狀況的觀測，需要借助頂板離層儀進行作業記錄。煤及半煤巖巷道離層儀安設間距不大于50 m，巖巷不大于100 m，巷道開口及交叉處應增設頂板離層儀。頂板離層儀淺部基點安設在錨桿端部位置（比錨桿長度短0.1 m），深部基點必須安設至穩定巖層，當穩定巖層與巷道頂板距離過大時，離層儀深部基點應超出錨索錨固端1 m以上，安裝時內外側點設置在5～15 mm。

觀測數據顯示，在巷道掘進階段的50 d內，巷道位移的變形量上升迅速，50～80 d的階段變形速度下降，成緩慢上升趨勢，80 d之后巷道位移幾乎不再發生變化。在觀測的245 d中，頂底板分別發生328 mm和263 mm的位移量，平均速度為1.34 mm/d和1.07 mm/d，如下頁表2所示。

表2 觀測點表面平均位移

2.2 圍巖兩幫移近量的觀測

在15103運輸順槽每個測站斷面的頂、底板和兩幫的中部各布置1個測點，測點采用十字布點法布置，如圖1所示。在錨網支護段每隔100 m，在兩幫中間及頂板錨桿上各安設一塊10 cm×7 cm的鋼板，作為巷道圍巖觀測點。底板測點處應將浮煤清至煤層底板，或利用順槽鋪設的道軌等物作為參照。

圖1 表面位移測點布置示意圖

巷道在掘進過程中每100 m設置一組圍巖觀測點，圍巖觀測內容包括頂底板移近量及兩幫移近量，一周內每天量測一次；一周后一月內每十天量測一次；一月以后每月量測一次。

如圖2所示，在245 d的觀測中，巷道兩幫累積位移量在250 mm左右，在掘進前80 d內兩幫位移上升明顯，80 d以后兩幫位移區域穩定，變化較小。

圖2 巷道兩幫位移變化示意圖

2.3 錨桿（索）載荷觀測

錨網支護巷道掘進期間每100 m安裝1臺MCZ-200型錨桿（索）測力計，安裝前先將錨桿（索）周圍Φ80 mm的面積清理平整，錨桿（索）測力計有凸臺的一面向外，套在錨桿（索）上，并將錨桿（索）緊固，距工作面迎頭100 m范圍內，每天觀測一次；100 m以外，每周觀測一次。

觀測數據顯示，處于巷道斷面中間位置的錨桿受力最大，最高可達45 MPa；位于巷道左右肩部的錨桿受力較小，在20 MPa左右；位于巷道幫位的錨桿受力最小，僅有10 MPa。

3 巷道圍巖控制措施

從礦壓觀測結果來看，巷道局部頂板破碎，下沉量較大、兩幫存在圍巖變形較嚴重的現象，如果監測不到位，未及時采取措施進行巷道維護，容易造成頂底板事故，從而將有針對性的制定以下措施：

1）施工前要對巷道，尤其是人行應急巷道進行及時清理，對工作面50 m范圍內的頂板支護進行觀測。

2）施工中嚴格執行敲幫問頂制度，嚴禁空頂作業；最大空頂距不得大于1.5 m，最小空頂距為0.5 m。

3）永久支護前必須使用好臨時支護，永久支護質量必須有效，支護合理。

4 結語

礦壓觀測對于實時了解巷道圍巖的變形規律，判斷圍巖的穩定性具有重要意義。米山煤業結合本礦地質條件，通過對礦壓監測力度加強，了解工作面及井巷礦壓規律，獲取了可靠的支護信息，可以有效地指導現場生產。