孤島綜采工作面回采巷道礦壓實測研究

蔣 兵

（1.太原理工大學礦業工程學院，山西 太原 030024；2.潞安集團余吾煤業公司，山西 長治 046103）

孤島工作面礦壓顯現規律一直是礦壓與巖層控制領域的研究重點〔1-3〕。山西某礦3306孤島工作面煤層厚、采高大，機風兩巷壓力顯著。在這種開采條件下，及時了解和掌握該工作面礦壓顯現特征，并依據觀測結果對工作面礦壓進行預測可大幅度提高工作面的安全生產水平〔4-6〕。為了盡快了解3306孤島綜采工作面兩巷礦壓特征，為安全生產提供依據，經過礦壓觀測方案設計和實施，進行了為期2個多月的現場實測，采集了大量的數據，得出了該孤島工作面機風兩巷回采巷道變形規律、采動影響范圍、超前支承應力狀況等礦壓顯現特征，為孤島工作面的后期開采工作奠定了實測基礎。

1 工作面概況

3306工作面為孤島工作面，其北部為3308工作面采空區，南部為3304工作面采空區，該工作面沿煤層偽斜方向推進。工作面所采煤層為山西組3＃煤層，煤層埋深為304～320m；煤層傾角為8°～13°，平均傾角為7.5°，煤層均厚為6.35m，平均采高為3.0m，設計走向和傾向長度分別為486 m 和156m；回風巷和運輸巷煤柱尺寸分別為16m 和8m，機風兩巷斷面尺寸相同，且均采用“錨網”支護；頂板采用錨網+鋼筋托梁，每排打設5根錨桿，間排距設計為0.8m×0.8m；兩幫每排打設4根錨桿，間排距0.8m×0.8m；巷道頂板和兩幫所用錨桿均為直徑20mm×2200mm 的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，在錨固的鋪設金屬網，在斷層、破碎區等特殊地帶打設錨索進行補強支護。3304工作面和3308工作面分別于2012年6月和7月回采完畢，經過一年的穩定期開始掘進3306工作面，在掘進期間兩幫移近量達到0.35 m，順槽底鼓量最大可達0.9m。

2 礦壓觀測及結果分析

2.1 觀測方案設計

在3306孤島工作面回采巷道采用十字布點法觀測和研究巷道變形情況，根據所得數據進行分析，總結巷道變性規律。在機風兩巷工作面前方200 m 范圍內各布置3個觀測站，每個觀測站布置2個測點，3個測站分別距工作面200m、170 m 和140 m，同一測站內兩測點相距5 m。在工作面回采初期，在機風兩巷煤壁內幫各布置3個應力觀測測站，每個測站布3個測點，運輸巷測點距開切眼分別62m（孔深4m）、63m（孔深5m）和64m（孔深6m），回風巷測點距開切眼50m（深度4m）、51m（深度5m）和52 m（深度6m），各鉆孔應力計距底板距離均為1.5m。利用應力計數據采集儀定期對應力計讀數進行采集，直至工作面推至應力計所埋的位置。

2.2 礦壓觀測結果分析

2.2.1 巷道變形規律分析

由圖1-a可知，3306工作面運輸巷頂底板移近量在400mm 左右，其中底鼓量為320mm 左右；兩幫移近量在475mm 左右，內幫變形量為260mm；說明3306孤島工作面頂底板變形以底鼓為主，兩幫變形以內幫變形為主。由圖1-b可知，3306工作面回風巷頂底板移近量在430mm左右，其中底鼓量為350mm 左右；兩幫移近量在470mm左右，內幫變形量為310mm 左右；說明該孤島工作面回風巷變形同機巷相似，均以底鼓和內幫變形為主。由圖1巷道變形曲線還可知，在工作面前方75m 范圍外，巷道較穩定，變形可忽略，隨著工作面的逐漸推進，機風兩巷均出現輕微變形，其中機巷在工作面推至距測點25～20m 時出現增大趨勢，風巷在工作面推至距測點25～15m 出現增大趨勢；隨著工作面的持續推進，機風兩巷變形均顯著加劇，當測點處于工作面前方10～6m 范圍內時，巷道變形強烈，底鼓加劇，兩幫有煤體突出、片落。

圖1 3306工作面巷道隨工作面推進變形曲線

2.2.2 超前支承應力分析

（1）3306工作面進風巷應力計數據分析結果見圖2-a。由圖2-a可知，隨著該孤島工作面的不斷推移，巷道煤壁內應力計讀數開始發生變化，測點距工作面煤壁29～30m 左右時超前支承壓力開始增大，但是變化速率較小；當測點推至距工作面煤壁17m時，支承壓力變化明顯加快；當測點距工作面6～8m范圍時，頂板支承壓力達到最大值，隨著工作面的進一步推進，超前支承壓力變化速率逐漸變緩。

（2）3306工作面回風巷應力計數據分析結果見圖2-b。由圖2-b可知，隨著該孤島工作面的不斷推進，當所布測點距工作面煤壁34～25m 范圍時頂板支承壓力開始逐漸增大，當工作面推至應力計距煤壁24～20m 時，應力計讀數變化有明顯增大趨勢；當測點距工作面煤壁8～6m范圍內時，工作面超前支承壓力達到峰值，之后應力計讀數逐漸降低。

圖2 3306孤島工作面超前支承壓力隨工作面推進示意

3 結語

通過現場實測，掌握了3306 孤島綜采工作面回采巷道的礦壓顯現特征：

1）由巷道測站得到：①回采期間運輸巷和回風巷頂底板移近量分別為400mm 和430mm 左右，兩幫移近量分別為475mm 和470mm 左右，巷道變形以底鼓和內幫變形為主；②工作面受采動影響范圍為工作面前方75m，受顯著影響范圍子在工作面前方25～15m，工作面前方10～8m 范圍時巷道處于強烈變形破壞狀態。

2）由應力計數據統計得到：工作面回風巷受采動影響的影響范圍在距工作面煤壁35～30m 以內，顯著影響范圍為距工作面煤壁24～17m 范圍內，工作面超前支承壓力峰值位置為工作面煤壁前方9～6m。

由上可知，巷道變形規律與支承應力變化規律基本相符，兩種實測方法同時使用有助于提高觀測結果的準確性。

〔1〕閆吉太，梁廣鋒，安滿林，等.“孤島”綜采放頂煤工作面礦壓預測預報〔J〕.中國礦業大學學報，1996，25（4）：98-103.

〔2〕曹永模，華心祝，楊 科，等.顧北煤礦半孤島工作面礦壓顯現規律研究〔J〕.煤炭工程，2012，（7）：71-73.

〔3〕張國平.大采高綜采工作面礦壓顯現規律實測分析〔J〕.江西煤炭科技，2013，（4）：122-124.

〔4〕王振清，楊 雷，沈建波.孤島工作面礦壓顯現規律探索〔J〕.山東煤炭科技，2013，（5）：164-166.

〔5〕路超元.孤島工作面錨網支護回采巷道礦壓顯現及控制〔J〕.煤，2004，（3）：44-45.

〔6〕蔣凌強，沈建波，王友席，等.陽城煤礦1304孤島工作面礦壓顯現規律研究〔J〕.煤礦現代化，2013，（6）：21-22.