白源煤礦31810工作面跨巷開采礦壓顯現與分析

龍安清，王海華，黃占源

（江西煤業集團有限公司 白源煤礦，江西 萍鄉 337039）

1 礦井概況

白源煤礦為江西煤業集團主力礦井之一，主要開采三疊系上統安源組紫家沖段82煤層，煤層傾角7°～55°，平均31°。煤層厚度0～12.6m，平均3.8m（含夾矸）。煤層直接頂為深灰色細砂巖，厚1.3m；老頂為灰色細砂巖與粉砂巖，厚度20～25m。直接底為0.1～0.3m 深灰色頁巖，老底為灰黑色粉砂巖夾薄層狀細砂巖，厚度為6～10m，其下為厚5～18m 灰色礫巖，該礫巖巖性較好，主要分布在82煤層底部10～30m 范圍內，白源煤礦主要運輸巷基本布置在此巖層中。

2 工作面及底板大巷概況

1）31810工作面位于礦井二水平301采區西翼邊界，工作面北起205采區2587工作面采空區，南至2588工作面采空區，西鄰2589工作面采空區，東靠301采區3188工作面采空區。工作面標高-490 m～-467 m，距地表約620m。工作面走向長205m，傾斜長65m，采用走向長臂后退式采煤法，單體液壓支柱及鉸接頂梁支護，爆破落煤，全部垮落法頂板管理，工作面采高2m，最大控頂距3 m，最小控頂距2m。該工作面作為二水平西大巷保安煤柱一直未開采，2011～2012年重新施工二水平西改大巷后決定開采該保安煤柱。

2）二水平西大巷位于31810工作面順槽北西翼20～30m 處，距工作面垂直高差7～15m（見圖1）。巷道原采用2.8m×2.8m 錨網梯噴半圓拱支護，由于受原3188工作面開采影響，巷道變形嚴重。重新削修后，局部地段采用2.6m×2.6m U 型金屬棚支護，其余采用2.4m×2.4 m 梯型金屬棚支護。

圖1 31810工作面傾向剖面

3 礦壓觀測方案

3.1 礦壓觀測目的

考慮31810工作面開采會對二水平西大巷造成較大影響，通過礦壓觀測，達到如下目的：掌握31810炮采工作面礦壓顯現規律；確定工作面回采對底板大巷的影響；分析底板巷道支護方案的合理性，為今后巷道支護方案優化及工作面跨大巷開采提供可靠依據。

3.2 礦壓觀測方案

工作面走向長205m，設計在二水平西大巷布置18個觀測站（見圖2），觀測站采用十字布點法，每個觀測站布設4個觀測點，一對布設在巷道頂底板中線位置，觀測頂底板相對移近量；2個布設在巷道兩幫腰線位置，觀測巷道兩幫相對移近量。采用5m 鋼卷尺每星期定期對各觀測站測量一次，巷道變形量較大時每2天觀測一次。

圖2 31810工作面平面

4 礦壓顯現規律與分析

31810工作面從2012年12月開采至2013年7月21日結束，礦壓觀測從2013年1月～2013年10月底結束，巷道頂底板最大移近量175mm（見圖3），兩幫最大移近量44mm，礦壓顯現基本趨于穩定。工作面開采對巷道的影響在可控范圍，未影響底板大巷的正常運輸與通風。從各觀測站變形數據分析，得出了部分礦壓顯現規律。

圖3 31810工作面礦壓曲線

4.1 礦壓顯現隨工作面推進速度而變化

從最大變形站11＃、12＃觀測站分析，工作面開采至距觀測站大于35m 時，礦壓顯現較小，頂底板日最大移近量小于2mm，兩幫基本無變形；當工作面推進至距觀測站0～35m 時，受工作面超前支撐壓力影響，巷道下沉速度增大，底鼓變形嚴重，巷道兩幫底角失去約束，內移傾斜，誘發兩幫失穩，導致整個觀測站加劇變形，頂底板日最大移近量達到8mm，兩幫日最大移近量4mm；當工作面推進跨過觀測站10m 時，工作面老頂基本充填滿采空區，巷道變形逐漸穩定（見圖4）。同時，整個觀測站變形值基本在工作面推進前后2個月內完成。

從圖4觀測點沿工作面推進方向礦壓數據分析，礦壓顯現隨工作面推進速度而變化。因此，今后在同等條件下跨巷開采，加快工作面的推進速度，縮短工作面采煤與放頂的時間間隔，可部分減小工作面頂板下沉量，從而減少礦壓對底板巷道的影響。同時，白源礦炮采工作面對底板大巷的超前影響范圍為0～35m，采用全部垮落法頂板管理，放頂后10m 老塘基本填充滿采空區，對底板大巷的影響也基本趨于穩定。根據炮采工作面來壓步距，開采過程中加強該地段底板大巷二次支護，可減小巷道變形量。

圖4 11＃、12＃觀測點沿工作面推進方向礦壓顯現分布

4.2 礦壓顯現隨底板巖性及巷道支護形式而不同

從觀測站變形數據比較分析，觀測站變形量大小不一，最大頂底板移近量為175mm，最小頂底板移近量僅為3mm。通過現場勘查發現，15＃～18＃觀測站為巖性相對較好的礫巖地段，比10＃～13＃觀測站巖性差的粉砂巖地段變形量小；同時，采用U 型金屬棚支護的7＃～9＃觀測站地段比梯形金屬棚支護的地段變形量小，所以分析認為巷道巖性及支護形式直接關系到礦壓變形量的大小。

因此，根據煤層底板巖性、巷道斷面、支護形式與礦壓顯現的部分規律，在今后的井巷設計過程中，深入細致地分析地質構造及圍巖穩定條件，充分利用圍巖的的天然自承力，可減小巷道圍巖松動破壞，并在此基礎上合理選擇巷道斷面及支護形式，可將礦山壓力顯現控制在合理的范圍。

4.3 礦壓顯現與煤巖層間距及形態相關

由圖5可以看出，15＃～18＃觀測站距煤層層間距大于13m，11＃～13＃觀測站距煤層層間距小于9m，上覆煤層開采后，15＃～18＃觀測站比11＃～13＃觀測站變形量明顯更小，所以底板大巷距煤層間距越大，開采后對大巷的影響越小。同時，由于受煤層形態變化影響，當煤層傾角逐漸變大，煤層及頂板呈“凹”狀，工作面采用下山式推進時，受重力影響，“凹”點比“凸”點變形量大，所以18＃～13＃觀測站較7＃～9＃觀測站變形量大，而軸部10＃～12＃觀測站變形量最大。

因此，根據大巷距煤層間距與礦壓顯現的關系，將底板大巷布置在煤層底板15m 范圍外可減小上覆煤層開采的影響。同時，根據煤巖層形態與礦壓顯現的關系，將底板大巷布置在向斜兩翼，會減小巷道礦壓影響范圍。

圖5 31810工作面走向剖面

4.4 同等條件下跨巷開采對底板巷道的影響比留煤柱開采影響小

原3188工作面開采，西大巷平均留設了25m 保安煤柱，但開采后該地段巷道變形非常大，開采后直接影響大巷正常運輸，造成將該地段拱型錨網梯噴支護巷道削修為梯形金屬棚支護巷道，而31810工作面跨巷開采后，該地段巷道的變形未影響到大巷正常運輸。因此，比較分析認為，同等條件下跨巷開采對底板大巷的影響要小于留煤柱開采的影響。

5 結語

通過本次礦壓顯現分析，得出了炮采工作面開采對底板巷道的部分礦壓顯現規律，為今后類似條件下工作面跨巷開采提供了有利依據，為礦井、采區、工作面及主要運輸巷道設計提供了寶貴經驗。