深部極軟巖回采巷道圍巖變形的控制

徐建春(江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院， 江蘇 徐州 221011)

深部極軟巖回采巷道圍巖變形的控制

徐建春(江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院， 江蘇 徐州 221011)

本文通過(guò)對(duì)某煤礦深部極軟巖回采巷道圍巖變形情況,提出了兩幫適當(dāng)強(qiáng)度支護(hù)、底角高強(qiáng)錨桿支護(hù)控制底鼓、高強(qiáng)全錨索支護(hù)控制頂板的非均勻圍巖控制策略,實(shí)際運(yùn)行取得了較好的效果。

深部軟巖；回采巷道；圍巖變形；控制

1 1316回采巷道圍巖概況

某煤礦1316回采巷道埋深在600～750m之間，位于某向斜的軸部附近，殘余構(gòu)造應(yīng)力有一定的影響；而巖石強(qiáng)度特低，且泥砂化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，屬于極軟巖層。且受高垂直和水平方向應(yīng)力影響，對(duì)于圍巖變形的控制極其困難，為國(guó)內(nèi)外罕見(jiàn)。

2 極軟巖回采巷道圍巖變形控制策略

我們?cè)诜治瞿壳盎夭上锏绹鷰r的各種控制，總結(jié)該煤礦現(xiàn)有的各種支護(hù)基礎(chǔ)上，提出了高強(qiáng)全錨索支護(hù)控制頂板、兩幫及底角錨桿支護(hù)的非均勻圍巖控制策略。回采巷道布置的錨桿、錨索支護(hù)如下圖1。

(1)高強(qiáng)全錨索頂板支護(hù)

每 排7根 支 護(hù) 的 錨 索(規(guī) 格 為2φs18．9)，間 排 距800mm×800mm；再采用2根錨索(規(guī)格為2φs18．9)加強(qiáng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，間距1600mm，排距2400mm。

(2)兩幫及底角錨桿支護(hù)

兩幫各采用錨桿d=22mm，l=2500mm的高強(qiáng)左旋無(wú)縱筋等強(qiáng)螺紋鋼錨桿2根，間排距800mm×800mm。兩底角各距兩幫300mm、傾角30°打底錨桿。從兩幫底角距底板200mm、傾角20°打角錨桿，必要時(shí)在巷道底板中部輔以卸壓切縫。

圖1 回采巷道錨桿、錨索支護(hù)布置圖

3 回采巷道礦壓實(shí)測(cè)內(nèi)容及觀測(cè)方法

通過(guò)在巷道表面布設(shè)測(cè)站，觀測(cè)巷道頂板下沉量、底鼓量、兩幫的收斂量；通過(guò)向巷道周?chē)鷰r體安裝多點(diǎn)位移計(jì)觀測(cè)深部圍巖位移量；通過(guò)鉆孔窺視儀器，觀測(cè)巷道圍巖破碎情況。

3.1 巷道礦壓觀測(cè)

3.1.1 巷道表面位移測(cè)站的布置

根據(jù)該煤礦的具體情況，布置4個(gè)測(cè)站，具體如圖2所示，在兩順槽內(nèi)距離切眼30m處布置第一個(gè)測(cè)站，60m處布置第二個(gè)測(cè)站，100m處布置第三個(gè)測(cè)站，200m處布置第四個(gè)測(cè)站，每個(gè)測(cè)站布置1個(gè)測(cè)面。

圖2 巷道內(nèi)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

3.1.2 表面位移測(cè)點(diǎn)布置及安設(shè)

在每個(gè)測(cè)面的頂、底板和兩幫的中部各布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)。采用“十字布點(diǎn)法”進(jìn)行布置測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)面中測(cè)點(diǎn)的設(shè)置如圖3所示。

圖3 表面位移測(cè)點(diǎn)布置示意圖

3.1.3 觀測(cè)內(nèi)容及方法

主要觀測(cè)內(nèi)容包括頂兩幫的收斂量OC和OD，底鼓量OB和頂板下沉量OA，O點(diǎn)需要用工程線(xiàn)來(lái)確定。距工作面100 m以外每周觀測(cè)一次，60-100 m內(nèi)每3 天觀測(cè)一次，30-60 m內(nèi)每2天觀測(cè)一次，0-30 m范圍內(nèi)每天觀察一次。當(dāng)工作面采至測(cè)站附近時(shí)，可一天測(cè)讀兩次(預(yù)計(jì)此時(shí)由于設(shè)備的影響，觀測(cè)較為困難，可以根據(jù)情況觀測(cè)部分項(xiàng)目)。

3.2 巷道圍巖深部位移觀測(cè)

巷道圍巖深部位移采用多點(diǎn)位移計(jì)進(jìn)行觀測(cè)，每條巷道內(nèi)各布置2個(gè)測(cè)站斷面。為方便觀測(cè)，該測(cè)站斷面與表面位移觀測(cè)斷面位置相同，即布置在離開(kāi)切眼50m和100m處。每個(gè)測(cè)站測(cè)三個(gè)孔，兩幫和頂板各一個(gè)，每個(gè)孔布置6個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別是1m、2m、3m、4m、6m、8m。其具體布置如圖4所示。

圖4 圍巖深部圍巖布測(cè)

3.3 巷道圍巖破壞情況

采用YZB型巖層鉆孔探測(cè)儀探測(cè)回采巷道周?chē)鷩鷰r的破壞情況。可用來(lái)探測(cè)、測(cè)量、記錄裂口、裂縫等。通過(guò)反復(fù)對(duì)比實(shí)測(cè)圖像，回采巷道的圍巖破壞特征可以繪出。

4 回采巷道深部圍巖變形分析

通過(guò)在巷道周?chē)鷩鷰r體內(nèi)安裝深部多點(diǎn)位移計(jì)，可以大致的看出巷道周?chē)鷰r體的運(yùn)移情況。此次在1316工作面回采巷道中，各布置了2個(gè)測(cè)點(diǎn)，由于50m測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)少且失效的點(diǎn)多，無(wú)法進(jìn)行正常分析，這里通過(guò)分析1316工作面兩巷100m測(cè)點(diǎn)的頂部和兩幫布設(shè)的深部多點(diǎn)位移計(jì)變化情況，對(duì)巷道圍巖的內(nèi)部的位移進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。各測(cè)點(diǎn)均設(shè)置了6個(gè)點(diǎn)，分別為1m、2m、3m、4m、6m、8m。圖5分別為1316工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷的頂部多點(diǎn)位移計(jì)變化情況。

對(duì)于1316工作面回采巷道，安裝的深部多點(diǎn)位移計(jì)假設(shè)最深部的8m點(diǎn)處所在圍巖是不變化的，通過(guò)跟8m處的圍巖對(duì)比，得到了圖示的深部圍巖變化情況。

1316工作面頂部的巷道支護(hù)采用長(zhǎng)度4．3m的錨索支護(hù)，同時(shí)補(bǔ)以長(zhǎng)度8．3m的加強(qiáng)錨索支護(hù)。普通錨索采用間排距800×800mm進(jìn)行頂板支護(hù)，每排7根，加強(qiáng)錨索在巷道頂板的肩窩初進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，排距1．6m。通過(guò)上面分析可知，在4．3m錨索密集支護(hù)的情況下，產(chǎn)生了較好的支護(hù)效果，在巷道頂部3m以上的范圍內(nèi)，圍巖向下的位移量(頂板下沉量)較小。1316工作面回采巷道的兩幫采用直徑22mm，長(zhǎng)度2．5m的左旋無(wú)縱筋錨桿，左右?guī)透?根，采用間排距800×800mm進(jìn)行支護(hù)。通過(guò)分析可知，在錨桿的支護(hù)條件下，圍巖深部變形控制的很好，防止了圍巖的劇烈變形，支護(hù)效果較好。

圖5 1316工作面運(yùn)輸巷100m處頂部和兩幫的深部位移變化

5 小結(jié)

(1)該煤礦巷道圍巖變形采用兩幫適當(dāng)強(qiáng)度支護(hù)、底角高強(qiáng)錨桿支護(hù)控制底鼓、高強(qiáng)全錨索支護(hù)控制頂板的非均勻圍巖控制策略是行之有效的。

(2)通過(guò)對(duì)1316綜采面兩回采巷道的持續(xù)表面位移觀測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)，1316綜采面回采巷道的底鼓量最大，達(dá)到433mm，且變形較快，其頂板下沉量和兩幫收斂量均相對(duì)較小。所以，1316綜采面應(yīng)注重對(duì)回采巷道底鼓的防止，以保障正常生產(chǎn)活動(dòng)。

(3)由1316綜采面回采巷道的表面位移隨距工作面距離的變化情況，可以看出，在工作面前方圍巖出現(xiàn)了三個(gè)階段，即圍巖變形劇烈區(qū)(在距工作面14m)、顯著區(qū)(在距工作面14～35m)和相對(duì)穩(wěn)定區(qū)(在距工作面35m以外)，同時(shí)，數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)超前范圍基本吻合。所以，要加強(qiáng)對(duì)工作面前方超前影響范圍35m內(nèi)的巷道支護(hù)。