掘進(jìn)工作面礦壓觀測數(shù)據(jù)分析與研究

李 挺

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦， 山西 古交 030205）

對于煤礦綜采而言，礦壓觀測不僅僅是一項基礎(chǔ)性工作，更是煤礦安全生產(chǎn)的重要保障，若技術(shù)合理，觀測到位，可通過有效整合觀測指標(biāo)保證綜采工作面穩(wěn)定可靠，降低安全風(fēng)險，因此煤礦綜采工作面礦壓觀測非常必要，應(yīng)該予以重視和嚴(yán)格落實。

1 工作面概況

1.1 基本情況

120502 工作面設(shè)計為走向長壁開采，軌道順槽可采走向長為978.3 m（平距），預(yù)計軌道順槽底板開采標(biāo)高為-564.0～-586.3 m，膠帶順槽可采走向長為998.8 m（平距），預(yù)計膠帶順槽底板開采標(biāo)高為-627.3～-660.9 m，工作面切眼寬為289.6 m（平距），工作面可采平面積為285 964.4 m2。

1.2 相鄰巷道位置關(guān)系

該巷道西起6 煤第一中部車場，北臨120501 采空區(qū)，南臨120601 軌道順槽，東至120502 切眼。周圍采掘巷道對該巷道掘進(jìn)無影響。

該巷道斷面為直墻拱形，錨網(wǎng)索支護(hù)，1-1 斷面：直墻拱型斷面，凈寬5 400 mm，凈高4 000 mm，掘?qū)? 600 mm，掘高4 100 mm，其中墻高2 200 mm，S掘=21.36 m2，S凈=19.54 m2。

1.3 巖性狀況

該巷道目前主要沿5 煤掘進(jìn)施工，5 煤頂?shù)装鍘r性如下：

老頂：細(xì)砂巖，淺灰～灰色，成份以石英為主，次為長石及暗色礦物，局部含泥質(zhì)包體，泥質(zhì)膠結(jié)，分選一般。

直接頂：泥巖，灰～深灰色，致密，底部富含植化碎片＜節(jié)羊齒，蘆木＞，局部含菱鐵結(jié)核，上部含少量砂質(zhì)成分。平均厚度為8.5 m。

直接底：泥巖，灰色，致密，性脆，含炭質(zhì)薄膜，具粗糙感。平均厚度為1.5 m。

1.4 煤層特征及其分布情況

5 煤層：黑色，塊狀、片狀，弱玻璃光澤，暗煤～亮煤，夾鏡煤條帶，半暗～半亮型煤，工作面中部煤層出現(xiàn)分叉，夾矸厚0～0.81 m。5 煤厚度2.22～5.10 m，均厚4.00 m。本區(qū)5 煤層處于多煤層組成的煤層群之中，5 煤上距6-1 煤最大間距14 m，最小3.8 m，平均層間距8.5 m，6-1 煤平均厚1.55 m；5 煤下距5-1 煤最大間距2.35 m，最小1.11 m，平均間距1.5 m，5-1煤平均厚1.65 m。

2 掘進(jìn)工作面礦壓觀測數(shù)據(jù)及分析總結(jié)

截止2019 年10 月31 日，120502 軌道順槽合計已掘進(jìn)805m，從撥門后共安設(shè)頂板離層儀21 個，表面位移觀測點33 處，測力計5 組（見圖1，下頁圖2）。

圖1 120502 軌道順槽位移量折線圖

通過以上對120502 軌道順槽位移量和離層量數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)出以下幾點結(jié)論：

1）該巷道距120501 工作面采空區(qū)階段煤柱22m，距離原120502 軌道順槽階段煤柱10 m。距120601工作面采空區(qū)階段煤柱52 m。從120502 軌道順槽布置的頂板離層儀及位移點觀測數(shù)據(jù)分析，頂板離層儀及位移點安設(shè)后，大部分頂板離層量及下沉量變化較小，僅3 號、4 號、5 號頂板離層儀超限，說明：120502 軌道順槽頂板離層不大，該巷道從180 m 處開始進(jìn)入120501 工作面采空區(qū)影響范圍、從327 m處進(jìn)入120601 工作面采空區(qū)影響范圍。通過觀測，對120502 軌道順槽頂板影響不大。

圖2 120502 軌道順槽離層量折線圖

2）120502 軌道順槽3 號、4 號、5 號離層儀安裝后有明顯變化量，且主要為淺部離層量，分析原因為這一段處頂板直接頂為煤頂，掘進(jìn)后巷道受壓直接頂變形較明顯。三處離層超限位置均已采用加固措施。加固后，通過現(xiàn)場觀測，離層量已基本趨于穩(wěn)定。在后期掘進(jìn)過程中，原則上不得留頂煤，且巷道破頂量保持在0.8～1.2 m。

3）巷道2 號、3 號、8 號、8＇號、9 號、13 號、13＇號、18 號、18＇號位移測站兩幫移進(jìn)量均超過200mm，18號位移測站右?guī)鸵七M(jìn)量達(dá)337 mm，其余位移測站幫部移進(jìn)量均未超限。分析原因為2 號位移測站布置于無極繩絞車硐室大斷面處，且該處幫部為6 煤，較松軟，頂板以6 煤頂板砂巖、砂質(zhì)泥巖為主較穩(wěn)定，壓力通過幫部顯現(xiàn)；3 號位移測站位于托6-1 煤施工段，幫部為5-1 煤與頂板巖層交接面，壓力顯現(xiàn)較明顯。9 號、13 號、13＇號、18 號、18＇號位移為局部裂隙發(fā)育部位，頂板較破碎，壓力顯現(xiàn)明顯。8 號、8＇號經(jīng)過分析，受120502 瓦斯抽排巷掘進(jìn)影響，造成右側(cè)位移超限。為控制幫部位移量，對幫部超限處施工一路L=4 200 mm 錨索進(jìn)行加固，同時在巷道掘進(jìn)期間，在北幫施工一路L=4 200 mm 的錨索加強(qiáng)支護(hù)，通過觀測分析，幫部加固后位移量及位移速度明顯減小。

4）該巷道底板位移量普遍超過200 mm，最大達(dá)910 mm，通過日常觀察和分析：主要原因為巷道受原120502 軌道順槽、120501 工作面采空區(qū)及120601 工作面采空區(qū)壓力傳遞影響，在頂板及幫部進(jìn)行加固的條件下，通過底板釋放而出現(xiàn)底鼓；巷道底板以泥巖為主，遇水易膨脹。

5）巷道120～480 m 處，左肩窩出現(xiàn)不少斷錨桿情況。對該段已施工局部加固錨索。

在巷道行人側(cè)采用掛菱形網(wǎng)做錨桿的二次保護(hù)，防止斷錨桿崩傷行人。

3 掘進(jìn)工作面支護(hù)參數(shù)的安全、技術(shù)可靠性評估

1）錨索受力分析。120502 軌道順槽目前頂板最大下沉量為130mm，最大離層量為63 mm，小于此處9.2 m 錨索最大延伸長度：9 000×3.5%=315 mm；錨索最大受力變化為120 kN，小于錨索最小破斷力80%：583×80%=466 kN，故錨索支護(hù)強(qiáng)度滿足要求。

2）錨桿受力分析。120502 軌道順槽最大受力變化為132 kN（120502 軌道順槽3 號錨桿（索）測站），臨近錨桿最小破斷力80%（138 kN）；最大頂板淺部離層量為60 mm、最大頂板下沉量為130 mm，幫部最大位移量為570 mm（120502 軌道順槽9 號位移測站），臨近錨桿（屈服強(qiáng)度≥355 MPa）最大延伸長度：2 425×17%=412.25 mm，要求加強(qiáng)對2 處測站礦壓監(jiān)測，并及時采取加固措施。以上錨桿、錨索執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)分別是：Q/12NJ4845-2014、MT146.2-2011。

4 結(jié)語

通過對120502 軌道順槽的掘進(jìn)，充分認(rèn)識到施工方案的制定一定要結(jié)合現(xiàn)場，做好現(xiàn)場的技術(shù)資料收集，合理優(yōu)化施工工藝。在確保安全施工的前提下，要大膽創(chuàng)新施工方案。施工方案的制定是一個不斷修改優(yōu)化的過程，只有通過現(xiàn)場實踐，對不合理做法進(jìn)行調(diào)整，才能使方案趨于完備。在施工到特殊地段及工程的關(guān)鍵節(jié)點時，技術(shù)人員要經(jīng)常深入施工現(xiàn)場，收集資料，指導(dǎo)生產(chǎn)。通過和施工人員現(xiàn)場探討，不斷優(yōu)化施工工藝，確保施工安全高效。