回采巷道礦壓與變形規律監測研究

田桂豐

（淮南礦業集團謝橋煤礦， 安徽淮南市 232001）

回采巷道礦壓與變形規律監測研究

田桂豐

（淮南礦業集團謝橋煤礦， 安徽淮南市 232001）

通過對回采工作面巷道的形變量、巷道圍巖豎向應力進行現場監測，得到了回采巷道在設計支護條件下的兩幫移近量、底臌量、巷道圍巖內應力值和動壓影響超前距。監測結果對于探索回采巷道合理支護形式，保證安全回采有一定的指導作用。

回采巷道；圍巖變形；圍巖應力；采動影響

為了研究巷道的支護狀況，特別是工作面在回采期間引起的巷道周邊煤體內壓力變化以及對巷道的形變的影響，揭示回采巷道錨索網支護的整體作用機理，對回采工作面巷道的形變量、巷道圍巖的壓力變化進行了現場監測。通過監測結果分析，評價巷道的支護效果和其穩定性狀況，總結巷道的變形特點，提出改進巷道支護的方向和對策，為后續巷道支護工作提供指導［1－3］。

1 監測工作面概況

1161（3）工作面開采煤層為13－1煤層，工作面標高－640.0～716.6m，為東一采區13－1煤層六階段，回風順槽煤層底板標高為－640.0～－664.2 m，運輸順槽煤層底板標高為－682.7～－716.6m。西起－720m東翼皮帶上山，東至Fs205斷層，北至1151（3）工作面運輸順槽，南到－720m煤層底板等高線；北邊1151（3）工作面于2004年10月回采完畢，西邊為工廣保護煤柱，南邊13－1煤尚末采掘。工作面走向長度1865.8m，傾斜長度205.6m。該面煤層穩定，沿順槽方向煤層頂底板起伏較大，自西向東煤層底板逐漸上升，局部地段有煤厚變薄現象，煤層平均傾角12.7°。根據上、下順槽實見煤厚點，煤厚為1.5～7.3m，平均煤厚為5.33m。煤層頂板為泥巖及13－2煤復合頂板，底板為泥巖。回風順槽平行于1151（3）工作面運輸順槽布置，階段煤柱為平距7m。

2 監測方案與測站布置

工作面礦壓監測站布置見圖1。監測包括巷道變形監測、圍巖壓力監測。

在回采工作面前方約200m的上順槽和下順槽分別布置測站。各個測點之間間隔5m，測點在煤層內的深度按照距工作面距離由近至遠分別為1，3，5，7m。具體布置方案為：上順槽壓力監測點距工作面的距離為上幫190m（S1＃）、195m（S3＃）、200m（S5＃），下幫185m（S2＃）、190m（S4＃）、195 m（S6＃）和200m（S8＃）處。下順槽壓力監測點距工作面的距離為上幫195m（X1＃）、200m（X3＃），下幫195m（X2＃）、200m（X4＃）。KSE－Ⅱ－Ⅰ型鉆孔應力計在巷道下幫布置位置略低，上幫布置位置略高。

圖1 工作面礦壓監測站布置

為了避免監測時由于監測點的破壞或者由于讀數引起的誤差，每個測站設置3個監測斷面，斷面距離2m。采用十字部樁法布置測站，木楔子的長度為300～500mm。通過測量細繩與底板木楔子之間的距離H得到底板底臌量的變化情況。

3 監測結果及分析

3.1 巷道圍巖變形監測結果分析

1161（3）工作面巷道位移移近量隨距工作面不同距離的變化曲線如圖2所示。

從圖中可以看出：

（1）由于受到工作面回采的影響，隨著距工作面距離的減小，回風順槽兩幫和頂底板的移近量都有所增大；

（2）上順槽兩幫移近量在距工作面40m處開始增大，其最大移近量為0.35m，底板移近量在距工作面40m處就開始逐漸增大，其最大移近量為0.25m。

（3）下順槽兩幫移近量在距工作面40m處開始增大，其最大移近量為0.33m，底板移近量在距工作面40m處就開始逐漸增大，其最大移近量為0.2m；

（4）下順槽巷道圍巖位移量與上順槽相比，其值要小于上順槽位移量。

圖2 上、下順槽兩幫、底板距工作面不同距離位移曲線

3.2 巷道圍巖應力監測結果分析

圖3（a）為工作面上順槽上幫（煤柱）內不同深度鉆孔應力計測得的距工作面不同距離的豎向應力值，從圖中可以看出：隨著工作面的推進，測點與工作面的距離逐漸減小，測點受到采動的影響增大，應力也隨之逐漸增大。未受回采擾動時，豎向應力值為6MPa左右，距離工作面50m左右，豎向應力值開始增加，最大值為24MPa左右，煤柱內應力集中系數為4左右。煤柱內不同深度鉆孔應力計測得的應力變化曲線相比較，可以發現深度為3m時應力水平較高，深度為1m和5m時應力水平較低，這是因為煤柱寬度為7m，深度3m的鉆孔位于煤柱中部。

圖3（b）為工作面上順槽下幫內不同深度鉆孔應力計測得的距工作面不同距離的豎向應力值，從圖中可以看出：隨著工作面的推進，測點與工作面的距離逐漸減小，測點受到采動的影響增大，應力也隨之逐漸增大。未受回采擾動時，豎向應力值變化不大，距離工作面50m左右，豎向應力值開始增加，距離工作面15m左右時，達到最大值（19MPa左右），應力集中系數為3左右，小于煤柱內應力集中水平。不同深度鉆孔應力計測得的應力變化曲線相比較，可以發現深度為1m和3m時應力水平較低，深度為5m和7m時應力水平較高。

圖3 上順槽上幫（煤柱）、下幫應力變化曲線

圖4（a）為工作面下順槽上幫內深度為3m和5 m鉆孔應力計測得的距工作面不同距離應力變化曲線，從圖中可以看出：隨著工作面的推進，測點與工作面的逐漸減小，測點受到采動的影響增大，應力也隨之逐漸增大。未受回采擾動時，豎向應力值變化不大，距離工作面50m左右，豎向應力值開始增加，距離工作面約15m時達到最大值，應力集中系數為3左右。不同深度鉆孔應力計測得的應力變化曲線相比較，可以發現深度為5m時，應力水平高于3m時的應力。

圖4（b）為工作面下順槽下幫內深度為3m和5 m鉆孔應力計測得的距工作面不同距離應力變化曲線，從圖中可以看出：隨著工作面的推進，測點受到采動的影響增大，應力也隨之逐漸增大。未受回采擾動時，豎向應力值變化不大，距離工作面50m左右，豎向應力值開始增加，距離工作面約15m時達到最大值，應力集中系數為3左右。不同深度鉆孔應力計測得的應力變化曲線相比較，可以發現深度為5m時，應力水平低于3m時的應力，這與下順槽上幫不同深度應力水平的分布情況正好相反。

圖4 下順槽上、下幫應力變化曲線

4 結 論

在回采過程中煤柱內應力集中系數約為4，采動影響超前距為40m，上順槽兩幫最大移近量為0.35m，底板最大移近量為0.25m；在回采過程中下順槽圍巖內應力集中系數約為3，采動影響超前距約為40m，兩幫最大移近量為0.33m，底板最大移近量為0.2m。回采巷道的錨索網支護可以滿足安全生產的需要。

［1］翟金騰.深部高應力煤巷圍巖變形與控制技術研究［J］.礦業研究與開發，2012，32（1）：17－19.

［2］陳義東，李英明.特厚煤層大采高綜放工作面覆巖上層活動規律的相似模擬研究［J］.礦業研究與開發，2011，31（2）：8－10.

［3］鮑大成，朱懷龍.柳泉煤礦“三軟”煤層巷道錨梁網索聯合支護技術［J］.采礦技術，2012，12（1）：63－65.

2012－07－10）

田桂豐（1982－），男，江蘇睢寧人，助理工程師，從事技術管理工作，Email：xqjshk＠yeah.net。