摘 要：針對(duì)煤礦回采工作面采用一面三巷布置回采期間受采動(dòng)影響時(shí)留巷圍巖變形分布與變形規(guī)律，提出合理的支護(hù)建議，并在后期進(jìn)行礦壓規(guī)律分析與總結(jié)，對(duì)同等條件下受采動(dòng)影響巷道二次加固方案提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：留巷；圍巖變形；礦壓觀測(cè)；礦壓顯現(xiàn)；綜采

目前綜采工作面一面三巷布置在國(guó)內(nèi)煤礦廣泛應(yīng)用，其中留巷圍巖應(yīng)力、變形分布與原巖應(yīng)力、圍巖力學(xué)性質(zhì)、圍巖結(jié)構(gòu)與回采工作面的空間和時(shí)間關(guān)系等因素密切相關(guān)?，F(xiàn)針對(duì)色連二號(hào)煤礦12309工作面留巷在工作面回采期間進(jìn)行一系列礦壓觀測(cè)，通過(guò)觀測(cè)分析判斷巷道動(dòng)壓影響、圍巖變形規(guī)律，提出合理的二次支護(hù)技術(shù)，并進(jìn)行井下實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)支護(hù)效果，并提出合理的留巷支護(hù)原則與建議。

1 工程概況及地質(zhì)情況

鄂爾多斯市中北煤化工有限公司色連二礦位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市東勝區(qū)以西13km處，礦區(qū)范圍38.3231km2。礦井開(kāi)采侏羅系煤層，共有煤炭資源儲(chǔ)量596850kt，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量345575kt，礦井初期設(shè)計(jì)規(guī)模為400萬(wàn)噸/年，礦井現(xiàn)開(kāi)采31煤層。12309工作面作為31煤層首采面，工作面采用一面三巷布置，（即工作面回風(fēng)順槽、工作面膠帶順槽和工作面輔運(yùn)順槽）。

12309工作面位于礦井一水平、二盤區(qū)。工作面走向長(zhǎng)240m，傾斜長(zhǎng)2804m，該面采用三巷布置，其中12309輔運(yùn)順槽與膠運(yùn)順槽間距20m。該面31煤層底板距其上22中煤層底板間距為20.78～29.87m，、距其下31下煤層底板間距為25.97～39.89m。工作面31煤層厚度變化較大，東部及中部煤厚正常在1.61.8m；西部靠近切眼處煤層較厚，在1.962.88m。本工作面31煤層多不含夾矸，在切眼附近局部含1層0.14m砂質(zhì)泥巖夾矸，直接頂板為砂質(zhì)泥巖，厚度1.0m，有時(shí)為細(xì)砂巖。老頂為中砂巖，灰白色，膠結(jié)差，遇水砂化，平均厚7m；直接底為砂質(zhì)泥巖，灰色，裂隙發(fā)育，有時(shí)含13層煤線，平均厚3m。工作面水文地質(zhì)條件中等復(fù)雜，主要充水因素為侏羅系中下統(tǒng)煤系地層特別是31煤層頂、底板砂巖水、鉆孔水及斷層水。上部侏羅系中統(tǒng)、白堊系及第四系含水層為間接充水含水層。

2 輔運(yùn)順槽掘進(jìn)期間支護(hù)方式及礦壓顯現(xiàn)特征

掘巷期間12209輔運(yùn)順槽頂板采用4.8m長(zhǎng)的W型鋼帶，10#菱形金屬網(wǎng)和6根Φ20×2500mm螺紋鋼錨桿支護(hù)，頂板錨桿間排距880×800mm；無(wú)構(gòu)造帶區(qū)域，頂板錨索采用“40”布置，構(gòu)造帶及硐室區(qū)域頂板錨索采用“440”布置，錨索規(guī)格Φ17.8×7300mm；巷幫采用H型梯子梁，10#菱形金屬網(wǎng)和4根Φ20×2500mm螺紋鋼錨桿支護(hù)，巷幫錨桿間排距750×800mm。

在掘進(jìn)期間內(nèi)，31煤層工作面頂?shù)装逡平恳话銥?0～50mm，兩幫移近量一般為10～20mm，雖然深部巖層沒(méi)有明顯離層現(xiàn)象，但頂板淺部巖層離層量最大達(dá)到20mm以上，頂板錨索載荷增加值一般為20～70KN，頂板錨桿載荷增加值一般為10～80KN，巷幫錨桿載荷增加值一般為5～30KN，說(shuō)明31煤層實(shí)體順槽礦壓顯現(xiàn)程度較為明顯。

3 工作面回采期間巷道加固方式及礦壓觀測(cè)

3.1 工作面回采期間輔運(yùn)順槽加固方式

由于12309輔運(yùn)順槽與12309膠運(yùn)順槽間距20m，在12309工作面回采過(guò)程中，12309輔運(yùn)順槽將會(huì)受到12309工作面采動(dòng)超前支承壓力和側(cè)向殘余支承壓力的雙重影響，從而造成12309輔運(yùn)順槽長(zhǎng)期處于復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境中，特別在工作面回采動(dòng)壓影響期間12309輔運(yùn)順槽礦壓顯現(xiàn)劇烈，超前12309工作面回采距離采取以下主動(dòng)加固方案：

頂板原支護(hù)錨索采用4眼槽鋼梁組合布置區(qū)段：沿巷道頂板中部及左右兩側(cè)各加補(bǔ)一排走向槽鋼組合錨索，補(bǔ)打的走向錨索兩槽鋼梁端頭間距300mm，兩槽鋼梁端頭錨索間距700mm，同一槽鋼梁上錨索間距1300mm，槽鋼梁長(zhǎng)3m，錨索規(guī)格Φ21.6×8300mm。

3.2 觀測(cè)站布置及觀測(cè)方法

為了監(jiān)測(cè)12309輔運(yùn)順槽受工作面采動(dòng)影響時(shí)，巷道圍巖的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及巷道加固工程的支護(hù)效果，觀測(cè)內(nèi)容應(yīng)圍繞巷道受采動(dòng)影響時(shí)煤體應(yīng)力、頂板圍巖的破壞狀況及巷道圍巖表面位移開(kāi)展，監(jiān)測(cè)的核心是12309工作面輔運(yùn)順槽與膠運(yùn)順槽之間聯(lián)絡(luò)巷不同位置煤體應(yīng)力。

（1） 煤體應(yīng)力觀測(cè)方法

煤體應(yīng)力采用GYW25圍巖應(yīng)力傳感器觀測(cè)。圍巖應(yīng)力傳感器2小時(shí)自動(dòng)記錄對(duì)應(yīng)時(shí)刻圍巖應(yīng)力數(shù)據(jù)，圍巖應(yīng)力數(shù)據(jù)采集采用紅外感圍巖應(yīng)力采集器定期采集通過(guò)數(shù)據(jù)錄入軟件導(dǎo)入電腦。

煤體應(yīng)力觀測(cè)站設(shè)置在距12309工作面切眼1250m聯(lián)巷位置，該聯(lián)巷長(zhǎng)20m，在聯(lián)巷兩幫距底板約1.5m位置各安裝了8個(gè)圍巖應(yīng)力傳感器，每個(gè)圍巖應(yīng)力傳感器安裝鉆孔相鄰間距2m。

（2） 巷道圍巖表面位移觀測(cè)站布置及觀測(cè)方法

巷道圍巖表面位移采用“十字”布點(diǎn)法設(shè)置，從12309輔運(yùn)順槽開(kāi)切眼位置開(kāi)始，在輔運(yùn)順槽內(nèi)每隔50m設(shè)置一組測(cè)點(diǎn)。頂板測(cè)點(diǎn)布置在頂板中部錨桿頭上，底板鉛垂布置在底板設(shè)置的鐵釘上；兩幫測(cè)點(diǎn)分別布置在兩幫中部錨桿頭上。觀測(cè)時(shí)頂?shù)装逡平坎捎娩摼沓呋蛩邷y(cè)量巷道頂部中部錨桿頭到底板鐵釘距離；兩幫移近量采用鋼卷尺或塔尺測(cè)量巷道兩幫中部錨桿頭之間距離

3.3 礦壓觀測(cè)結(jié)果分析

（1） 輔運(yùn)順槽圍巖表面位移觀測(cè)結(jié)果分析

為了掌握12309輔運(yùn)順槽受12309工作面采動(dòng)影響程度及圍巖的變形規(guī)律，從12309輔運(yùn)順槽開(kāi)切眼位置開(kāi)始，在輔運(yùn)順槽選取3個(gè)巷道圍巖表面位移觀測(cè)站。圖1～圖3分別為1#、10#、15#測(cè)點(diǎn)頂?shù)装搴蛢蓭蛧鷰r變形隨工作面推進(jìn)距離變化曲線。

由圖1可以看出，在工作面采過(guò)1#測(cè)點(diǎn)15m之前巷道圍巖呈現(xiàn)緩慢變形，當(dāng)工作面采過(guò)測(cè)點(diǎn)15m后巷道圍巖變形顯著增加，當(dāng)工作面采過(guò)則點(diǎn)220m后巷道圍巖變形減緩，當(dāng)工作面采過(guò)測(cè)點(diǎn)510m后，巷道圍巖變形達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中巷道頂?shù)装搴蛢蓭鸵平糠謩e為110mm和20mm。

由圖2可以看出，當(dāng)工作面采過(guò)10#測(cè)點(diǎn)15m后巷道頂?shù)装搴蛢蓭鸵平坎砰_(kāi)始出現(xiàn)變化，當(dāng)工作面采過(guò)則點(diǎn)270m后巷道圍巖變形減緩，當(dāng)工作面采過(guò)測(cè)點(diǎn)570m后，巷道圍巖變形達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中巷道頂?shù)装搴蛢蓭鸵平糠謩e為120mm和60mm。

由圖3可以看出，當(dāng)工作面采過(guò)15#測(cè)點(diǎn)15m后巷道頂?shù)装搴蛢蓭鸵平坎砰_(kāi)始出現(xiàn)變化，當(dāng)工作面采過(guò)則點(diǎn)280m后巷道圍巖變形減緩，當(dāng)工作面采過(guò)測(cè)點(diǎn)460m后，巷道圍巖變形達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中巷道頂?shù)装搴蛢蓭鸵平糠謩e為210mm和30mm。

由上述觀測(cè)結(jié)果可以看出，在動(dòng)壓影響條件下，巷道圍巖變形具有如下特點(diǎn)：

a.12309輔運(yùn)順槽巷道圍巖頂?shù)鬃冃瘟孔畲鬄?00mm，兩邊變形量最大為60mm，說(shuō)明在工作面采動(dòng)支承壓力影響前主動(dòng)加固巷道頂板能大幅降低巷道圍巖變形量。

b.12309輔運(yùn)順槽圍巖變形受工作面采動(dòng)影響主要為滯后影響，其中圍巖變形劇烈影響區(qū)為工作面采后15m～290m區(qū)段，之后巷道圍巖變形減緩，當(dāng)工作面采后約500m后巷道圍巖變形就基本趨于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。

（2） 輔運(yùn)順槽聯(lián)絡(luò)巷煤體應(yīng)力觀測(cè)結(jié)果分析。

在12309輔運(yùn)順槽距切眼1245m聯(lián)巷位置共計(jì)設(shè)置了16個(gè)煤體應(yīng)力測(cè)點(diǎn)，密閉墻打好后，為了掌握煤體應(yīng)力的變化規(guī)律，現(xiàn)按煤體應(yīng)力隨工作面推進(jìn)距離變化來(lái)分析煤體應(yīng)力的變化過(guò)程。圖4為不同階段煤體應(yīng)力（附加應(yīng)力）沿工作面?zhèn)认蚍植甲兓€。

由煤體應(yīng)力隨距工作面距離變化曲線及煤體應(yīng)力隨時(shí)間變化曲線可以看出，色連二礦1煤層工作面回采后圍巖應(yīng)力分布具有如下特點(diǎn)：

通過(guò)圖4可以看出，工作面采過(guò)聯(lián)巷205m后，距12309膠運(yùn)6m～10m范圍內(nèi)煤體應(yīng)力變化較大，應(yīng)力峰值位置距采空區(qū)邊緣距離為8m。

4 應(yīng)用情況分析

12309工作面輔運(yùn)順槽留巷通過(guò)超前采用Φ21.6×8300mm錨索配合槽鋼梁對(duì)頂板進(jìn)行了主動(dòng)加固措施，12309輔運(yùn)順槽巷道圍巖頂?shù)鬃冃瘟孔畲鬄?00mm，兩邊變形量最大為60mm，說(shuō)明在工作面采動(dòng)支承壓力影響前主動(dòng)加固巷道頂板能大幅降低巷道圍巖變形量。巷道錨索受力較小，巷道安全系數(shù)較高。

參考文獻(xiàn)：

[1]李宇龍，丁國(guó)峰，馬海濤，馮建志.受鄰工作面采動(dòng)影響的巷道加固研究與實(shí)踐[J].2013.7.

[2]許卓群，喬鵬聰.受工作面采動(dòng)影響的下方膠運(yùn)空巷二次加強(qiáng)支護(hù)[J].2011.

作者簡(jiǎn)介：王歡（1990），男，漢族，內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗人，2013年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程系，現(xiàn)為鄂爾多斯市中北煤化工有限公司生產(chǎn)技術(shù)部助理工程師，主要從事采煤技術(shù)管理工作。