2206 工作面切頂卸壓過(guò)程中的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

王云龍

（太原煤炭氣化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司東河煤礦，山西 太原 030025）

1 概況

東河煤礦核定生產(chǎn)能力90 萬(wàn)t/a，開(kāi)采2#煤層。工作面地質(zhì)構(gòu)造條件簡(jiǎn)單，為低瓦斯礦井，煤塵有爆炸危險(xiǎn)性，煤層為自燃煤層。2206 工作面埋深平均160 m，切眼長(zhǎng)度190 m，切眼至停采線(xiàn)長(zhǎng)度（留巷長(zhǎng)度）425 m。工作面煤層傾角0°～4°，平均2°，煤層平均厚度為1.91 m。巷道沿煤層底板掘進(jìn)，設(shè)計(jì)斷面為矩形，掘進(jìn)斷面巷高2.4 m，巷寬3.8 m，凈斷面巷高2.2 m，巷寬3.6 m。為了提高煤炭資源的回采率，采用了切頂卸壓沿空留巷技術(shù)[1-3]。在進(jìn)行沿空留巷過(guò)程中，礦壓顯現(xiàn)規(guī)律對(duì)于安全生產(chǎn)十分重要。

2 采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析

2.1 工程分區(qū)

2206 工作面2019 年9 月開(kāi)始正常回采，回采初期即采用切頂卸壓自成巷無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)。2206工作面礦壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)于4#、18#、32#、46#、60#、73#、86#、101#、115#、127#液壓支架，礦壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)[4-6]。支架壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖1。

圖1 工作面支架壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)液壓支架的礦壓監(jiān)測(cè)結(jié)果，可以將礦山壓力顯現(xiàn)分為未切頂影響區(qū)、中部未影響區(qū)以及110工法切頂影響區(qū)[7-8]。110 工法工程分區(qū)如圖2。

圖2 110 工法工程分區(qū)

2.2 采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

根據(jù)工作面110 工法工程分區(qū)情況，監(jiān)測(cè)了4#、18#、32#、46#、60#、73#、86#、101#液 壓 支 架的壓力變化。其中，位于切頂影響區(qū)的是86#、101#支架，位于中部未影響區(qū)的是32#支架，位于110工法切頂影響區(qū)的是46#、4#、18#支架。

（1）前段切頂高度8 m

根據(jù)2206 工作面切頂卸壓切頂留巷工程分區(qū)情況，監(jiān)測(cè)了4#、32#、86#液壓支架的壓力變化。由支架壓力變化曲線(xiàn)分析得到工作面支架壓力情況見(jiàn)表1。

（2）后段切頂高度7 m

由支架壓力變化曲線(xiàn)分析得到工作面支架壓力情況見(jiàn)表2。

由表2 可知，運(yùn)輸巷留巷側(cè)（110 工法區(qū)）支架較軌道順槽側(cè)支架最大壓力減小14 MPa，平均壓力減小14.1 MPa，降低了17.1%，影響30 m 范圍。

表2 工作面支架壓力

對(duì)比前段和后段不同切頂高度的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，工作面液壓支架在切縫高度為8 m 前段，最大壓力和平均壓力均小于切縫高度為7 m 后段，其中最大壓力值前段比后段小4 MPa，平均壓力值前段比后段小2 MPa，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明8 m 切縫高度更有利于降低工作面液壓支架壓力。支架工作阻力減小，這表明在切頂后支承壓力的傳遞被阻斷，減小了傳遞在液壓支架上的壓力。

由表1 可知，運(yùn)輸順槽側(cè)（110 工法區(qū)）支架較軌道順槽側(cè)支架最大壓力減小10 MPa，平均壓力減小12 MPa。

表1 工作面支架壓力

3 巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析

3.1 恒阻大變形錨索變形及受力變化規(guī)律分析

根據(jù)工作面推進(jìn)情況現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，布設(shè)1#～9#共計(jì)9 個(gè)錨索應(yīng)力計(jì)，其位置分別距2206 工作面開(kāi)切眼0 m、50 m、100 m、150 m、200 m、250 m、300 m、350 m 和400 m。通過(guò)監(jiān)測(cè)的錨索受力曲線(xiàn)分析[9-10]，可以得到錨索應(yīng)力變化的具體情況見(jiàn)表3。

由表3 可知，工作面的推進(jìn)對(duì)錨索受力產(chǎn)生了一定的影響，影響范圍在32～35 m 之間，這與監(jiān)測(cè)的支承壓力的分布范圍基本相同。

表3 錨索應(yīng)力變化曲線(xiàn)關(guān)鍵位置及最大拉應(yīng)力

3.2 頂板離層變化規(guī)律分析

每隔50 m 布設(shè)一個(gè)離層監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共布設(shè)9 個(gè)頂板離層監(jiān)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)頂板離層監(jiān)測(cè)情況，選擇1、2、3、6 和7 共5 個(gè)頂板離層監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)曲線(xiàn)分析可以得到頂板離層變化的具體情況，其中頂板離層變化曲線(xiàn)變化關(guān)鍵位置及頂板離層最大值情況見(jiàn)表4。

由表4 可知，工作面的推進(jìn)對(duì)巷道頂板離層產(chǎn)生影響，一般處于超前30 m 范圍之內(nèi)。由數(shù)據(jù)可知，在超前工作面34 m 時(shí)巷道頂板開(kāi)始產(chǎn)生離層。滯后工作面100 m 范圍內(nèi)，頂板離層變化量大。

表4 頂板離層變化曲線(xiàn)關(guān)鍵位置及頂板離層最大值

3.3 巷道圍巖變形規(guī)律分析

為觀(guān)測(cè)運(yùn)輸順槽的圍巖移近量及移近規(guī)律，進(jìn)行了運(yùn)輸順槽十字測(cè)點(diǎn)位移監(jiān)測(cè)，測(cè)點(diǎn)布設(shè)見(jiàn)表5。

表5 運(yùn)輸順槽十字測(cè)點(diǎn)布設(shè)情況

對(duì)頂?shù)装逡平㈨敯逑鲁良跋锏赖坠淖兓€(xiàn)進(jìn)行綜合性分析，得到巷道整體頂?shù)装逡平?guī)律見(jiàn)表6。

表6 巷道整體頂?shù)装逡平兓繑?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

由表6 可知：（1）巷道整體的頂板下沉量為93 mm，底鼓量為103 mm，頂?shù)装逡平繛?96 mm，滯后工作面150 m 左右時(shí)頂?shù)装寤痉€(wěn)定。（2）頂?shù)装遄畲笠七M(jìn)量在300 mm 左右，頂板最大下沉量為168 mm，底鼓量最大可達(dá)202 mm。

巷道整體兩幫移近規(guī)律見(jiàn)表7。

由表7 可知：（1）巷道整體的正幫移近量為106 mm，副幫移近量為74 mm，兩幫移近量為180 mm，滯后工作面150 m 左右時(shí)兩幫基本穩(wěn)定，個(gè)別區(qū)段在硐室影響下滯后工作面190 m 左右兩幫移近量基本穩(wěn)定。（2）巷道在初采時(shí)圍巖變形最大，在200 m 左右圍巖變形較大。（3）巷道副幫變形過(guò)了初采后，圍巖變形在100 mm 以下，正幫變形最大可達(dá)到309 mm，最小可達(dá)31 mm。

表7 巷道整體頂?shù)装逡平兓繑?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)語(yǔ)

為了監(jiān)測(cè)東河煤礦2206 工作面切頂卸壓過(guò)程中的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，在液壓支架和巷道中布置了監(jiān)測(cè)點(diǎn)。通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力變化，分析了切頂卸壓沿空留巷中礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律。可以發(fā)現(xiàn)，8 m 切縫高度更有利于降低工作面液壓支架壓力，當(dāng)滯后工作面距離約150 m 后，巷道頂板離層才趨于穩(wěn)定，巷道在初采時(shí)圍巖變形最大。