東歡坨礦軟巖巷道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

孟凡剛

（開灤集團公司 東歡坨礦業(yè)分公司，河北 唐山064002）

東歡坨礦為軟巖礦井，隨著開采強度不斷增加，礦壓顯現(xiàn)愈加劇烈，巷道圍巖變形量顯著增加，支架變形損壞愈加嚴重，同時由于巷道支護設計缺乏對巷道圍巖的準確認識，經(jīng)常出現(xiàn)巷道支護設計不合理的情況〔1－5〕。由于該礦深部巷道圍巖變形呈現(xiàn)典型的軟巖巷道特征，即具有四周來壓、整體收斂等特點，圍巖劇烈破壞，常常造成支護體失效。因此，研究其礦壓顯現(xiàn)規(guī)律對該礦的生產(chǎn)發(fā)展具有重要的意義。

1 工作面概況

2088工作面位于中央采區(qū)，可采走向長度1929m，傾向長度142m，煤層厚度2.2～4.0m，煤層傾角8°～25°，煤層結構簡單，屬于穩(wěn)定可采煤層，掘進期間共揭露17條斷層，均為正斷層，地質(zhì)構造主要集中在切眼向外300～420 m范圍內(nèi)。

順槽巷道斷面14.0m2主要采用29U拱型金屬支架配合1.0m半圓背板及塑編網(wǎng)支護，支架間距800mm，局部采用錨架聯(lián)合支護。該工作面采用走向長壁后退式綜合機械化采煤法，一次采全高，沿頂回采，頂板采用自然垮落法管理，工作面支護采用ZY4800－13／32型液壓支架。

2 頂板破裂狀況

2.1 測點布置

監(jiān)測測點位于2088回風巷，從距離工作面120m開始依次布置5個測點，即5＃、4＃、3＃、2＃和1＃測點，間距均為50m，鉆孔深度均為8m，除1＃測點不能有效探測至孔底外，其余測點的鉆孔均能探測至孔底。

2.2 破裂狀況分析

（1）各測點位置的巖性變化較大，其中1＃、2＃測點圍巖主要為深灰色或灰白色粉砂巖，表層風化嚴重，呈灰白色粉末狀，3＃、4＃、5＃測點圍巖分別為炭質(zhì)泥巖、煤及灰色粉砂巖，其原因是不同位置處巖層賦存狀況存在一定差異性。

（2）2＃測點頂?shù)装逡平孔畲鬄?50mm，而兩幫移近量最小為1382mm，該處頂板巖層相對完整性較差；3＃、4＃測點之間頂?shù)装逡平繛?50～510mm，兩幫移近量達到最大為1685mm，該處支架呈現(xiàn)偏橢圓形態(tài)，此處頂板完整性相對兩幫較好，但是整體上來講，圍巖完整性較差；4＃、5＃測點之間頂?shù)装逡平枯^小，為320～510mm，兩幫移近量為1585～1620mm，該處支架呈現(xiàn)尖角形態(tài)，此處圍巖完整性較差。

（3）1＃、2＃、3＃、4＃、5＃測點探測所得頂板松動范圍分別為1.8m、2.85m、2.24m、1.64m、1.25m，根據(jù)圍巖松動圈理論可知，8煤層巷道圍巖為中松動圈和大松動圈范圍，屬于III類一般圍巖、Ⅳ類一般不穩(wěn)定圍巖（軟巖）和Ⅴ類不穩(wěn)定圍巖（較軟圍巖）。

3 支護體變形規(guī)律

3.1 總體情況

工作面前方30m范圍內(nèi)支架及巷道圍巖破壞嚴重，尤其是底臌量較大，現(xiàn)場在超前支護約5m開始向外進行臥底工作。超前支護采用3排支柱配合木橫梁進行支護，中間排支柱間距為400mm左右，兩側支柱間距為800 mm，實測巷道高度為2082mm，開掘時巷道高度為3310 mm，頂?shù)装逡平繛?228mm。

在距離工作面20m范圍內(nèi)，經(jīng)過一次臥底后測量，其移近量值相對偏?。辉诰嚯x工作面60m范圍內(nèi)，巷道頂?shù)装逡平繛?112～1280mm，兩幫移近量范圍為1660～1869mm，巷道整體變形量較大，但頂?shù)装寮皟蓭偷南嚓P比值變化較小；在距離工作面90～60m范圍時，移近量發(fā)生明顯的增加，并且頂?shù)装宓谋戎底兓让黠@，而且遠大于兩幫。

3.2 變形規(guī)律研究

（1）無采動影響情況下

對于監(jiān)測測點，每周監(jiān)測一次，監(jiān)測后對巷道表面位移變形狀況進行統(tǒng)計，得到了巷道圍巖變形狀況（見圖1）。

① 除個別區(qū)域移近量相對較大外，其余測點移近量范圍為44～61mm，平均56.6mm，兩幫移近量均較小，為18～34mm，平均27.6mm。

② 除個別區(qū)域移近速度相對較大外，其余測點移近速度范圍為3.1～4.4mm／d，平均4.04mm／d，兩幫移近速度均較小，為1.3～2.4mm／d，平均1.97mm／d。

③ 在不受采動影響情況下，回風巷圍巖變形呈現(xiàn)緩慢直線增長趨勢，為典型的流變特性，而且流變變形速率較小。

圖1 巷道圍巖變形曲線

（2）有采動影響情況下

對距離工作面約80m位置處布置監(jiān)測測點，從測點布置至監(jiān)測結束共計20天，巷道圍巖變形情況見圖2。

① 在采動影響狀況下，頂?shù)装搴蛢蓭鸵平孔兓尸F(xiàn)近拋物線形式，頂?shù)装逡平繛?43mm，頂?shù)装逡平俣绕骄?1.6mm／d，兩幫移近量為206mm，兩幫移近速度平均9.8mm／d，頂?shù)装搴蛢蓭偷囊平亢鸵平俣染^大。

② 當距離工作面45m時，頂?shù)装搴蛢蓭鸵平俣韧瑫r超過其平均值，由于該范圍內(nèi)巷道圍巖已經(jīng)產(chǎn)生一定程度的破壞，移近速度較大。

圖2 巷道圍巖變形曲線

4 深部頂板離層規(guī)律

4.1 測點布置

監(jiān)測測點位于2088回風巷，從距離工作面120m開始依次布置5個測區(qū)。深部位移監(jiān)測測點直接利用探測鉆孔進行布置，多點位移采用4基點，兩淺基點量程為120 mm，深基點量程為180mm，基點深度設計分別為2m、4 m、6m、8m。

4.2 深部位移分析

對監(jiān)測測區(qū)獲取的各測點頂板離層量變化情況綜合分析，得到了2088回風巷離層量綜合狀況，相關參數(shù)如表1所示。

表1 離層量參數(shù)統(tǒng)計

（1）1＃測區(qū)。巷道頂板離層量整體呈現(xiàn)先緩慢增加后快速增加變化趨勢，4m基點、8m基點相差不大，區(qū)間離層量0～2m、2～4m區(qū)間較大，6m基點離層量明顯要比4m、8m基點整體上要小，頂板離層破裂主要發(fā)生在0～4 m區(qū)間范圍內(nèi)。

（2）2＃測區(qū)。巷道頂板離層量整體呈現(xiàn)直線形式，6m基點為最大，8m基點、4m基點相差不大，2m基點最小，4個基點的離層量相差不大，說明離層破裂主要發(fā)生在頂板0～2m范圍內(nèi)。

（3）3＃測區(qū)。巷道頂板離層量整體呈現(xiàn)拋物線形式增加，但4m基點、6m基點、8m基點相差不大，說明頂板4～8m區(qū)間范圍內(nèi)，頂板基本未發(fā)生離層破壞，該測區(qū)位置處離層破壞主要發(fā)生在0～4m區(qū)間。

（4）4＃測區(qū)。巷道頂板離層量整體呈現(xiàn)前期為直線形式增加后期突然增加，6m基點為最大，2m基點、4m基點、8m基點相差不大，該測區(qū)位置處離層破壞主要發(fā)生在0～2m區(qū)間以及4～6m區(qū)間。

（5）5＃測區(qū)。巷道頂板離層量整體呈現(xiàn)拋物線形式，前期變化較平緩，后期迅速增加，4m基點、6m基點、8m基點相差不大，各基點變化趨勢基本一致，該測區(qū)位置處離層破壞主要發(fā)生在0～2m區(qū)間。

5 結語

1）現(xiàn)場調(diào)研所得的超前支承壓力影響范圍為35～55 m，但實際超前支承壓力范圍達到90m，分析原因可能由于監(jiān)測過程中存在數(shù)據(jù)缺失或是監(jiān)測結果分析不夠深入所致。

2）頂板離層量變化趨勢整體呈現(xiàn)前期為直線后期突變的拋物線形式，頂板巖層破裂范圍與離層量產(chǎn)生較大范圍相一致，頂板離層破裂主要發(fā)生在頂板0～2m范圍內(nèi)，該部分區(qū)域為重點支護對象，部分區(qū)域離層破裂范圍增加至4m。

3）東歡坨礦8煤層開采超前支承壓力影響范圍為70～80m，回采工作面支承壓力影響關鍵范圍為35～50m。

4）直接頂垮落步距在12～15m，老頂來壓步距為35～60m，結合現(xiàn)場監(jiān)測結果綜合分析，直接頂垮落步距為10～20m，老頂來壓步距為45～60m。

〔1〕宋廣朋，張開智 .傾斜煤層回采巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究〔J〕.礦業(yè)安全與環(huán)保，2010，37（4）：14－15.

〔2〕常聚才，謝廣祥，陳 貴 .輕放采場圍巖壓力分布及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律〔J〕.采礦與安全工程學報，2007，24（4）：457－458.

〔3〕黃 劍 .深井巷道礦壓顯現(xiàn)及圍巖控制研究〔J〕.煤炭科技，2011，（3）：5－6.

〔4〕魏生強 .騎采巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與支護體受力規(guī)律研究〔J〕.能源技術與管理，2011，（3）：43－44.

〔5〕黃 嶸，任前程 .深部礦井工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究〔J〕.能源技術與管理，2012，（2）：4－5.