孤島工作面沿空巷道礦壓顯現規律研究

舒建

摘 要：文章以11416礦綜采工作面為研究對象，在分析了綜采工作面的開采條件、支護條件、地質條件的基礎上對巷道圍巖變形、工作面支架工作阻力進行了監測，最終得到了孤島工作面沿空巷道礦壓顯現規律。研究結果表明，孤島工作面沿空巷道礦壓增加明顯，大大增加了其支護難度，需要加大其支護強度。

關鍵詞：孤島工作面；沿空巷道；礦壓顯現

引言

伴隨我國科學技術水平的不斷提高，煤礦開采工作面回采情況日益復雜，相較于常規的開采工作面，礦壓顯現明顯的孤島工作面在回采工作中日益增多。伴隨孤島工作面覆巖宏觀結構的改變以及運動規律的變化，工作面礦壓顯現規律也隨之改變。由于孤島工作面開采過程中應力集中程度增加，從而加劇了回采巷道礦壓顯現程度，從而對巷道維護工作提出了更高要求。

1工作面概況

1.1工作面位置及四臨采掘情況

11416工作面為東一B組采區6煤層四階段，西起東一B組采區下山，東至-720東二軌道石門。上順槽煤層底板標高為-644.7～-657.1m，下順槽煤層底板標高為-698.0～-708.9m。本面為孤島面，上階段11316工作面已于2013年12月25日收作；下階段21116工作面已于2014年9月30日收作；西邊11426工作面已于2013年10月10日收作。上覆8煤、下伏4-2煤均未采掘。本面上方布置有11416頂抽巷，內錯上順槽平面距離64.7m，巷道底板與6煤層頂板間距10.7～18.3m。

1.2工作面開采條件

工作面可采走向1654m，傾向232.6m，煤層傾角12.7°，煤層呈黑色，塊狀，局部粉末狀，屬半暗型煤。本面6煤層不穩定，沿順槽方向煤層底板起伏大，煤層厚度為0.1～4.8m，平均煤厚2.4m，煤層結構0.8（0.3）1.3，煤厚變化大，有增厚、變薄、分層、合并等現象。

1.3巷道支護方案

上順槽及下順槽均采用錨梁網+錨索支護，5.5m×3.2m（凈寬×中高）；局部為U型棚加強支護，U型棚規格為寬×中高=5.7m×3.5m。

2巷道礦壓顯現規律監測

使用測桿測試巷道相對變形量，判斷巷道穩定性；利用煤體應力計監測煤體內部應力變化，根據其變化情況采取相應的解決措施指導安全生產；使用多點位移計監測巷道內部位移量，判定巷道穩定性。

2.1巷道相對變形監測

在監測巷道變形情況時，可以在運輸巷和軌道巷內設立位移觀測站點來觀測采動對巷道變形的影響，具體可在異常區設立4個觀測站，在正常區設立4個觀測站，每個觀測站分別設兩個觀測斷面，采用“十”字布點法進行布點，在測讀時可采用測桿和鋼卷尺進行。觀測結果如圖1和圖2所示。

由上圖可知，伴隨孤島工作面的位移變化，測站距離工作面越來越近，頂板的累計下沉量也逐漸增大。采動的影響如下：第一，無采動影響階段，該區域巷道受回采影響相對較小，巷道頂底板累計移動量較小，巷道維護情況良好；第二，采動影響平緩階段，伴隨工作面的推進，在30～68巷道受工作面礦壓作用，下沉速度增加明顯；第三，采動影響劇烈階段，在0～30m范圍內巷道受回采影響較大，變形劇烈。因此可以得出，機巷超前影響范圍68m內應超前加強支護。

2.2煤體應力變化監測

將1號煤體應力計布置在風巷工作面側，深度控制在九米左右，煤體應力計距離工作面19.5米，安裝應力計第10天，觀測應力計變化情況可知伴隨工作面的推移，煤體應力計的應力值一直在逐漸遞增，而在監測的第11天晚上23：06：00分達到峰值5.18MPa，之后工作面推進大約6.6m，而3號煤體應力計應力發生了劇烈變化，應力值猛降0.8MPa，這種現象充分說明媒體應力計附近的巖石已經開裂松動，從而導致應力計所受壓力出現極大改變，通過分析可以得出應力曲線基本符合工作面前方超前支撐壓力曲線，基本符合礦壓觀測規律。

通過觀察監測結果并進行深入分析可以總結出采動影響如下：第一，無采動影響階段，結果表明距離工作面在40m以上的巷道受回采影響相對較小，巷道頂板下沉速度也相對較小，而巷道維護情況良好；第二，采動影響平緩階段，伴隨工作面的推進，在21～40m范圍內，受工作面超前支撐壓力作用，巷道頂底板移動速度逐步加快；第三，采動影響劇烈階段，伴隨工作面的推進，在距工作面煤壁前方21m以內，由于受回采動壓的強烈影響，巷道圍巖變形劇烈，變形速度明顯加快。由此可以得出，在正常區域內上順槽超前影響范圍小于40米，應提前加強巷道支護，這與巷道相對變形監測結果相符合。

2號煤體應力計布置在風巷實體煤側，深度為7m，從煤體應力計距工作面距離12.5～85.8m期間，應力值變化很小，幾乎是一條直線，這主要是因為所在風巷不是沿空巷道，而且頂板條件比較好，所以巷道受采動影響較小，安裝應力計第10天，觀測應力計變化情況可知伴隨工作面的推移，煤體應力計的應力值一直在逐漸遞增，而在監測的第11天晚上23：37：00為止應力值快速降低且在第11天晚上23：37：00分達到最低值3.44MPa，安裝第13天夜班煤體應力計進入采空區，之后由于處于采空區應力降低區，所以應力繼續降低直到3.37MPa煤體應力計進入采空區約39m（第17天）左右，冒落研石壓實，所以應力計處于應力增高區，之后壓力緩慢增加，當應力計進入采空區約78m（第19天）處時進入原巖應力區，往后應力值變的很穩定。通過觀察可以看出，應力曲線基本符合工作面前后支撐壓力基本符合礦壓觀測規律。

結論

第一，由于工作面上、下順槽都為沿空巷道，工作面為孤島工作面，受原采空區壓力影響，應增加超前支護距離，并加強支護，支護距離要大于100m，根據巷道情況采取相應的臥底方式。

第二，11416孤島工作面與上下區段的采空區工作面約有7m煤柱，易發生沖擊地壓危險，因此應加強回采期間礦壓的監測與防治。

第三，通過現場實例表明，頂板支護強度相同時，孤島沿空掘巷頂板下沉量是普通沿空掘巷頂板下沉量的1.31～1.33倍。

第四，孤島工作面超前支承壓力增加明顯，孤島工作面沿空掘巷圍巖變形量劇增，支護難度加大，為保障安全施工必須增加孤島工作面支護強度。

第五，通過礦壓觀測可知，11416孤島工作面巷道松動圈半徑在3～4m之間，支護難度加大。工程實踐表明，錨網索和注漿加固聯合支護可有效的控制孤島工作面沿空掘巷圍巖的變形量，巷道支護效果良好。

參考文獻：

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