深埋煤層綜放面順槽礦壓顯現(xiàn)及圍巖變形規(guī)律研究

翟恒玉 張 鵬 王 磊

（陜西彬長文家坡礦業(yè)有限公司，陜西 咸陽 713500）

1 工程概況

4105 工作面是41 盤區(qū)第五個采煤工作面，也是文家坡礦首個智能化放頂煤工作面。該工作面走向長度2882 m，可采長度2673 m，傾向長200 m，面積576 400 m2。工作面煤層賦存穩(wěn)定，厚度4.56～11.96 m，平均厚度10.3 m，煤層埋深640.7～721.19 m，屬于深埋煤層。工作面凈寬為5700 mm，凈高為3200 mm。4105 回順幫部采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護。兩幫錨桿采用Ф22 mm×2500 mm Ⅱ級HRB500 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，每根使用1 卷MSZ23/60 型樹脂錨固劑和1 卷MSK23/60型樹脂錨固劑，間排距為1000 mm×1000 mm，每排4 根。托盤采用Q235 鋼，規(guī)格為長×寬×厚=150 mm×150 mm×12 mm 碟形托盤，錨桿均使用配套標(biāo)準(zhǔn)螺母緊固，錨固力不小于10 kN，扭矩力頂部錨桿不小于240 N·m。

2 4105 工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

采煤工作面礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律觀測是保證煤礦安全生產(chǎn)正常進行的重要技術(shù)措施，掌握煤層開采過程中礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律可以為合理安排開采順序、開采方法和支護優(yōu)化提供依據(jù)。

4105 工作面推采至57.5 m 時，工作面出現(xiàn)壓力峰值，初次來壓顯現(xiàn)明顯，此后壓力逐漸減小。工作面來壓顯現(xiàn)記錄情況：活塞下縮量明顯增加，液壓支架荷載值明顯變大，片幫嚴(yán)重，采空區(qū)有頂板冒落的轟隆聲，基本頂初次來壓步距為55～65 m。當(dāng)工作面分別推進57.5 m、79.8 m、105.6 m、136.4 m、167.5 m、192.8 m、221.6 m 時，工作面迎來了觀測期頂板的第一、二、三、四、五、六次周期來壓，來壓步距分別為22.3 m、25.8 m、30.8 m、31.1 m、25.3 m、28.8 m，共觀測到六次周期來壓情況。周期來壓在22.3～31.1 m 之間波動，平均約為27.35 m。具體見表1、表2。

表1 支架壓力監(jiān)測結(jié)果

表2 4105 工作面周期來壓參數(shù)統(tǒng)計

3 4105 工作面圍巖變形規(guī)律

3.1 監(jiān)測點布置

為了研究4105 工作面圍巖變形規(guī)律，采用十字布點法在回風(fēng)順槽1750 m 測點處頂?shù)装?、兩幫各布置一個收斂監(jiān)測點，監(jiān)測頂板移近量、兩幫收斂量以及底鼓量，具體布置如圖1。

圖1 圍巖監(jiān)測布置圖

3.2 變形監(jiān)測結(jié)果分析

將回順1750 m 處第一次布置測點時測定的數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，同時，每周對該測點進行觀測，并與前次觀測數(shù)據(jù)進行對比分析，得出該測點受工作面采動影響時變形規(guī)律。

由表3 和圖2 可知，回順1750 m 處區(qū)段頂板累計下沉量為25 mm，滿足煤礦安全生產(chǎn)的要求。底鼓最大變化量為870 mm，說明底鼓變形很嚴(yán)重，水平應(yīng)力較大。煤壁側(cè)幫部收斂值達到740 mm，煤柱側(cè)幫部收斂值達到450 mm，兩幫變形不均勻，呈現(xiàn)非對稱變形，說明回順煤壁側(cè)壓力大于煤柱側(cè)壓力。隨著距回采面距離的減小，巷道圍巖變形量也在逐漸增大，特別在距回采面20～30 m 時，圍巖變形率最大，說明此時處于來壓階段，壓力增大，導(dǎo)致圍巖變形急劇增大。綜上所述，該區(qū)域巷道變形較為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為幫部非對稱變形及底鼓[1-5]。

表3 回順1750 m 處區(qū)段變形監(jiān)測結(jié)果

圖2 圍巖變形量隨距回采面距離變化曲線

4 結(jié)論

（1）4105 工作面初次來壓步距為55～65 m，周期來壓步距平均約為27.35 m。

（2）巷道圍巖變形特征表現(xiàn)為明顯的非對稱、非均勻性。隨著距回采面距離的減小，巷道圍巖變形量也在逐漸增大。在初期支護施工后，由于圍巖內(nèi)部應(yīng)力及塑性變形得到釋放，其圍巖收斂位移量較大，后期變形速率不斷減小并趨于穩(wěn)定。采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護的方式，巷道圍巖變形量得到有效控制。

（3）通過巷道圍巖變形研究，掌握巷道在采動影響下變形規(guī)律，為后續(xù)回采工作面超前起底距離、支護參數(shù)選擇及采動期間超前補強或卸壓等方案選擇提供實踐依據(jù)。