趙固二礦14040下順槽底抽巷圍巖松動圈測定

盧運良

(河南焦煤能源有限公司 救護大隊， 河南 焦作 454150)

巷道圍巖松動圈的測定不僅是巷道支護強度、圍巖穩定性評價以及底抽巷穿層抽采鉆孔封孔參數確定的重要依據，還是瓦斯抽放、煤層注水、瓦斯壓力測定等封孔深度的重要參考。準確測定巷道圍巖松動圈大小成為巷道掘進過程中必不可少的工序[1]. 隨著科學技術的不斷進步和發展，巷道圍巖松動圈的測試技術也越來越多。主要包括聲波法[2-3]、多點位移計法、視頻檢測法(鉆孔窺視法)、地質雷達法、地震波法、電阻率法和滲透法等。

早在1995年，雙溝煤礦通過超聲波探測技術對該礦開拓巷道圍巖松動厚度進行了探測，確定了其巷道穩定松動圈[4]. 白海軍等[5]采用超聲波圍巖裂隙探測儀對工作面輔運順槽圍巖松動圈的3個剖面進行了測試,測試結果為上榆泉煤礦巷道的支護參數優化設計提供了可靠的依據。王磊[6]通過巖層探測儀對巷道進行測定，對巷道圍巖進行了分類，結論指導了巷道支護。

為掌握趙固二礦四盤區底板抽采巷巷道圍巖松動圈分布規律，為礦井底抽巷支護、抽采設計提供技術指導，對該礦14040工作面下順槽底抽巷進行了圍巖松動圈測定。視頻檢測法(鉆孔窺視法)作為松動圈測定的一種方法，通過鉆孔成像儀直觀窺視鉆孔內圍巖情況，辨別圍巖破碎裂隙情況，分析圍巖松動圈大小及范圍。對比其他圍巖松動圈測定方法，視頻檢測法(鉆孔窺視法)具有操作工序簡單、現場影響因素少、測定周期短、觀測結果直觀準確等優點[7]. 因此該次圍巖松動圈測定采用視頻檢測法。

1 圍巖松動圈測定方案

1.1 測試地點概括

松動圈測定地點為趙固二礦14040下順槽底抽巷，位于礦區西部，地面標高+75.2～+77.9 m，工作面標高-688～-775 m. 巷道南鄰F18斷層保護煤柱，西南側為未開采的14050工作面，西北接西軌道大巷，東北側為未開采14040工作面。該巷道是為了14040工作面進行瓦斯區域治理的抽采巷道，布置在煤層底板中，巷道頂板與煤層底板之間巖柱在10 m左右。綜合臨近底板巖巷已揭露的地質資料和臨近地質鉆孔資料分析，巷道所揭露巖性大部分為泥巖、砂質泥巖和灰巖。該巷掘進過程中所揭露的巖層穩定，地質條件較簡單，煤層頂底板情況見表1.

表1 煤層頂底板情況表

1.2 測試方案

采用視頻檢測法(鉆孔窺視法)，使用CXK12(A)-Z礦用本安型鉆孔成像儀對鉆孔進行窺視，通過窺視視頻及鉆孔柱狀展開圖，辨別圍巖破碎裂隙情況，分析圍巖松動圈大小及范圍。考慮到14040下順槽底抽巷實際掘進長度為1 305 m，其中0～1 100 m已施工抽放鉆孔，為了排除打鉆對松動圈的干擾，該次測定在該巷道布置4個測點，具體測點布置情況見圖1. 其中，3個測點為測定點，在1 100～1 300 m，1個為對比點，在已施工抽放鉆孔范圍，具體為巷道通尺600 m、1 150 m、1 200 m、1 250 m(可根據現場情況進行適當調整)，每個測點7個窺視鉆孔，見圖1b).

圖1 松動圈測點布置方案示意圖

2 測試數據分析

對每個測點上7個鉆孔的窺視結果進行分析，統計每個鉆孔內裂隙數量，分析鉆孔內壁完整性。以2號測點1#鉆孔為例，2號測點位于巷道通尺1 150 m處，距離巷道底板1 m，孔深6 m，鉆孔直徑32 mm. 鉆孔窺視結果見圖2. 由圖2可知，孔內裂隙以剪切裂隙為主，孔壁兩側發生明顯錯位，在0.2～0.4 m處首次出現剪切裂隙，其次裂隙主要集中在1～1.8 m、2.2～3.2 m處，最遠的剪切裂隙出現在3.6 m處。3.6～6.0 m鉆孔孔壁完整，并未觀察到裂隙及孔壁錯位，可判定為不受巷道采掘影響，屬于松動圈范圍之外。綜上所述，測點2中1#鉆孔得到松動圈影響范圍為0～3.6 m.

圖2 2號測點1#鉆孔圖

綜合其他結果分析得，受掘進影響，巷道周圍巖體主要受到剪切破壞，產生大量剪切裂隙，巷道圍巖發生明顯錯位，因此將錯位裂隙產生的最遠距離定為巷道松動圈最遠影響范圍。以此評判方法繼續對同測點的其他鉆孔進行分析，受文章篇幅限制，其他鉆孔窺視結果不再展示，將同一測點的不同鉆孔得到的鉆孔窺視結果進行整合，將影響范圍連起來即可得到測點處巷道松動圈范圍斷面圖，同理繪制4個測點的圍巖松動圈斷面圖(圖3).

由圖3a)可得,測點1(通尺600 m)圍巖整體3.5 m以下裂隙破碎情況較多，巷道左幫圍巖松動圈深度在2.8～3.0 m，巷道頂板圍巖松動圈深度在3.3～3.5 m，巷道右幫圍巖松動圈深度在3.8 m. 由圖3b)可得,測點2(通尺1 150 m)圍巖整體3.5 m以下裂隙破碎較多，巷道左幫圍巖松動圈深度在3.3～3.6 m，巷道頂板圍巖松動圈深度在3.2～3.4 m，巷道右幫圍巖松動圈深度在3.6～3.7 m. 由圖3c)可得,測點3(通尺1 200 m)圍巖整體3.5 m以下裂隙破碎較多，巷道左幫圍巖松動圈深度在3.4～3.6 m，巷道頂板圍巖松動圈深度在3.2～3.4 m，但頂板4～4.4 m有一層軟巖夾層，并產生原生裂隙，巷道右幫圍巖松動圈深度在3.3～3.6 m. 由圖3d)可得,測點4(通尺1 250 m)圍巖頂板和右幫破碎裂隙整體在3 m以下，巷道左幫圍巖松動圈深度在3.4 m，巷道頂板圍巖松動圈深度在2.8～3.4 m，巷道右幫圍巖松動圈深度在2.8 m.

圖3 松動圈斷面圖

綜上所述，14040下順槽底抽巷整體圍巖松動圈深度在2.8～3.8 m，故進行瓦斯抽采時，鉆孔封孔深度應大于4 m.

3 結 論

1) 封孔深度應大于松動圈深度，其中頂板鉆孔封孔深度還應超過4 m，防止漏氣現象發生，提高抽采效果。

2) 對于圍巖松動圈較深、抽采鉆孔封孔難度大的區段，建議礦井采取壁后注漿加固等措施，改善巷道圍巖條件，在提升巷道支護強度的同時能夠有效保證瓦斯抽采效率。

3) 應做好14040下順槽底抽巷圍巖變形觀測，對于巷道變形速率較大、支護效果差的區段及時采取補強支護措施。