綜采工作面跨采巷道圍巖支護(hù)及礦壓規(guī)律研究

段成海++趙炎++滕士軍

摘要：隨著礦井開采強(qiáng)度的不斷增大和煤礦開采深度的不斷加深，動壓對巷道的影響加劇，巷道圍巖變形嚴(yán)重，使巷道圍巖難以控制，進(jìn)而影響礦山生產(chǎn)安全。本文通過監(jiān)測研究跨采巷道圍巖控制技術(shù)問題，解決跨采條件下受跨采影響巷道支護(hù)難題，為底板巷道圍巖支護(hù)提供理論依據(jù)。

Abstract： With the increase of mining intensity and deepening of coal mining depth， the influence of dynamic pressure on the roadway is aggravated. The surrounding rock deformation of the roadway is serious， which makes it difficult to control the surrounding rock of the roadway and thus affects the mine production safety. By monitoring and researching the technical problems surrounding rock control in cross-mining roadway， solving the problem of roadway support affected by multi-span mining in the condition of multi-mining， this study provides a theoretical basis for the surrounding rock support in the roadway.

關(guān)鍵詞：跨采巷道；圍巖控制技術(shù)；動壓顯現(xiàn)

Key words： cross-mining roadway；surrounding rock control technology；dynamic pressure display

中圖分類號：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）36-0129-02

0 引言

柴里煤礦袁堂井3下906東綜放工作面井下位于239采區(qū)東北部，一分層于2015年12月29日開采，2016年7月22日停采。井下位于239采區(qū)東北部，北隔6-58m煤柱為23608工作面采空區(qū)，西隔49-57m煤柱為3下906④工作面采空區(qū)，南隔9m煤柱、東隔三角煤柱為23610工作面采空區(qū)。隨著礦井開采強(qiáng)度的不斷增大和煤礦開采深度的不斷加深，動壓對巷道的影響加劇，巷道圍巖變形嚴(yán)重，使巷道圍巖難以控制，進(jìn)而影響礦山生產(chǎn)安全。為保證跨采巷道能夠在工作面回采期間安全使用，對巷道進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，并對其進(jìn)行了礦壓觀測。通過監(jiān)測研究跨采巷道圍巖控制技術(shù)問題，解決跨采條件下受跨采影響巷道支護(hù)難題，為底板巷道圍巖支護(hù)提供理論依據(jù)。

工作面跨巷開采會對底板巷道產(chǎn)生劇烈影響，底板巷道受上部煤層開采引起的支承壓力作用，不僅會在回采工作面內(nèi)產(chǎn)生數(shù)倍于原巖應(yīng)力的集中應(yīng)力，而且會向底板深部巖層傳遞，從而對布置于其中的巷道造成較強(qiáng)烈的動壓影響，使巷道變形急劇增大，從而使巷道的原有支護(hù)體系遭到破壞。但是為了礦井生產(chǎn)接替、采區(qū)優(yōu)化調(diào)整、提高回采率、實(shí)現(xiàn)礦井連續(xù)開采等要求，現(xiàn)欲在巷道上方2#煤層中布置回采工作面，回采方式為跨平巷回采，該工作面與階段運(yùn)輸巷的間距為40-45m，并且整個(gè)工作面在階段運(yùn)輸巷的正上方，為保證巷道在工作面回采期間及回采后能夠安全使用，現(xiàn)對巷道進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，并對支護(hù)效果進(jìn)行分析。

1 巷道加強(qiáng)支護(hù)設(shè)計(jì)方案

1.1 頂板打錨索、錨桿、掛網(wǎng)

巷道頂板采用錨桿加雙抗網(wǎng)的方式進(jìn)行維護(hù)，為防止回采期間頂板掉碴傷人，人行道側(cè)掛網(wǎng)，皮帶側(cè)只打錨桿、鋼帶不掛網(wǎng)。錨桿采用Φ22mm長2.2m頂錨桿，樹脂藥卷用量每孔S2350一卷Z2350一卷。錨桿間距1m，排距2.0m。頂網(wǎng)采用4.2×2.0m雙抗網(wǎng)，順巷布置。鋼帶為Φ14mm鋼筋制成，長度4.0m，錨索采用現(xiàn)有Φ15.24mm，8m長鋼絞線，鋼帶為14#槽鋼長2.4m，組距6m，邁步布置。

1.2 兩幫采用錨網(wǎng)支護(hù)

幫錨桿采用矩形布置，人行道幫，每排布置3根錨桿，間距1.0m，最上根幫錨桿距頂0.2m，向上傾斜15°；最下根幫錨桿向下傾斜15°，考慮到皮帶里幫施工不方便，每排只布置2根錨桿，幫錨桿采用Φ22mm，2.2m全螺紋錨桿，幫網(wǎng)用4.0×1.1m雙抗網(wǎng)，順巷布置。

1.3 回采期間采取措施

由于巷道受采動影響，在工作面采線前后一定范圍內(nèi)，巷道所受壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原巖應(yīng)力，而單體液壓支柱具有足夠的支撐能力，而且能夠較好的平衡礦山壓力，因此在工作面采線前后150m范圍內(nèi)對巷道中間增設(shè)一排單體支柱，配合1.0m雙楔金屬鉸接頂梁加強(qiáng)支護(hù)。

2 巷道礦壓觀測技術(shù)方案

為了得出巷道圍巖在工作面回采過程中的變形規(guī)律和受力特征，在巷道中布置圍巖力學(xué)觀測站，主要觀測內(nèi)容包括巷道表面位移觀測、錨桿（索）受力觀測，并擇機(jī)選取位置進(jìn)行圍巖松動圈測試。

本次礦壓觀測共布置4個(gè)測站，1號測站布置在距工作面切眼20m處，之后沿工作面回采方向每隔40m分別布置2號測站、3號測站和4號測站，每個(gè)測站布置一個(gè)觀測斷面，具體測站布置見圖1所示。

3 巷道礦壓顯現(xiàn)分析

3.1 巷道表面位移分析

為測定巷道頂?shù)装搴蛢蓭偷南鄬σ平?，采用十字布點(diǎn)法觀測巷道表面位移，在整個(gè)觀測期間，發(fā)現(xiàn)工作面開始推進(jìn)時(shí)，各測點(diǎn)的表面位移變化較小，距離工作面遠(yuǎn)的測站表面位移基本無變化，但是隨工作面回采，發(fā)現(xiàn)工作面前方30-40m時(shí)，測站頂?shù)装逡约皟蓭偷南鄬ξ灰崎_始增大，直到工作面采后20m左右巷道表面位移基本穩(wěn)定。endprint

通過圖2可以看出巷道頂?shù)装宓南鄬σ平孔畲鬄?68mm，兩幫的相對移近量最大為120mm。說明此位移量主要是巷道淺部圍巖的剪切碎脹破壞引起的，而這一部分圍巖都受支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效約束，巷道變形小且整體形狀未被破壞。說明加強(qiáng)支護(hù)后，巷道變形得到有效控制，上部工作面的回采對巷道的影響能夠得到明顯降低，巷道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載性能得到充分發(fā)揮，巷道經(jīng)受采動影響后保持穩(wěn)定。

3.2 錨桿（索）受力分析

為了測定錨桿（索）的受力情況，在錨桿（索）端部安裝應(yīng)力計(jì)，通過錨桿（索）受力監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力反應(yīng)比較明顯，在整觀測期間，發(fā)現(xiàn)工作面推進(jìn)時(shí)，各應(yīng)力計(jì)的變化較小，但是隨著工作面回采，發(fā)現(xiàn)工作面前方30-40m時(shí)錨桿（索）受力明顯增大，直到工作面推采到測站正上方及推采過測站10m范圍內(nèi)錨桿（索）受力達(dá)到最大，工作面采后10m錨桿（索）受力略有減小直到穩(wěn)定，錨桿（索）受力如圖3、圖4所示。

通過圖3、圖4分析可以看出，底板巷道的應(yīng)力狀態(tài)，與工作面前方支承壓力的分布一致，在工作面超前支承壓力的作用下，跨采巷道相應(yīng)于跨采面前方約30-40m以及工作面采后10m的地段受壓增大，但跨采面推過上述范圍后，巷道就長期處于采空區(qū)的低壓區(qū)內(nèi)，所以，對于跨采面底板巷道應(yīng)在線前后60m的范圍進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

3.3 圍巖松動圈監(jiān)測分析

為了觀測跨采面回采前后巷道破碎程度及破碎范圍，對巷道進(jìn)行圍巖松動圈測試，測試結(jié)果如圖5、圖6所示。

通過對比以上兩圖可以看出，未受跨采工作面影響的巷道斷面松動圈范圍約為0.4-0.5m，受跨采工作面影響的松動圈范圍約為0.6-0.7m。說明加強(qiáng)支護(hù)后，上部工作面的回采對底板巷道的影響明顯降低，巷道淺部圍巖的碎脹破壞得到有效控制，圍巖的強(qiáng)度和完整性得到有效提高，改善了巷道支護(hù)條件，為以后煤礦的安全生產(chǎn)提供可靠保障。

4 結(jié)語

通過對礦壓觀測數(shù)據(jù)分析，在工作面回采的過程中應(yīng)特別注意采線前后各30m范圍內(nèi)支護(hù)情況，因?yàn)樵诖朔秶鷥?nèi)工作面受支撐壓力的影響比較明顯。通過實(shí)測分析說明跨采巷道通過加強(qiáng)支護(hù)后能夠?qū)⒒夭晒ぷ髅鎸ο锏赖挠绊懹行У亟档?，保證了巷道的正常使用和煤礦的安全生產(chǎn)。

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