深部沿空留巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

摘 要：本文針對朱集煤礦1111（1）工作面軌道順槽沿空留巷工程特點，布置了測站對巷道頂?shù)装濉蓭鸵平亢统涮顗w變形量進行持續(xù)觀測，通過數(shù)據(jù)整理分析，總結(jié)了深部沿空留巷的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。

關(guān)鍵詞：深部；沿空留巷；礦壓顯現(xiàn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.079

1 工程概況

朱集礦1111（1）工作面是主采11-2煤，煤層平均厚度1.26m，沿11-2煤頂板回采高度為1.8m，工作面標(biāo)高自-877.6～-907.0m，地面標(biāo)高+23.5m，平均開采深度910m，為實現(xiàn)Y型通風(fēng)系統(tǒng)，軌道順槽采用沿空留巷。

軌道順槽沿11-2煤層頂板掘進，寬×高=4.8m×2.8m。煤層直接頂板為泥巖，厚度0.79～34.80m，平均9.87m；老頂為細(xì)砂巖，厚度0.78～6.55m，平均3.67m。直接底為泥巖、砂質(zhì)泥巖及11-1煤，厚1.3～16.4m，平均厚10.5m；老底為0.8～2.3m平均厚度1.5m的砂巖。

掘進期間，巷道支護參數(shù)如下：頂板施工7根Ф22-M24-2800mm錨桿，間排距750×800mm，采用2支Z2360型藥卷加長錨固；并布置“4-4”形式Ф21.8-6300mm錨索，排距800mm，采用3支K2360型藥卷加長錨固。幫部施工5根Ф22-M24-2000mm錨索，間排距650×800mm，錨固方式與頂部相同。

工作面回采前，在形式為“4”的空缺處補打Φ21.8×6300mm錨索進行加固；非回采側(cè)巷幫采用兩道走向錨索梁加固，每3排布置1套錨索梁，分別距底板800mm、1500m，錨索規(guī)格為Φ21.8×5200mm。

回采時軌道順槽采用半原位留巷，充填墻體尺寸及位置如圖1所示。

2 沿空留巷礦壓觀測分析

為研究沿空留巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，回采前在距離開切眼78m處布置了巷道表面收斂測站，對巷道頂?shù)装?、兩幫移近量和充填墻體變形量進行持續(xù)觀測，所得數(shù)據(jù)整理如下：

2.1 留巷前礦壓顯現(xiàn)

由圖中數(shù)據(jù)可知，在沿空留巷之前，在工作面前方78～60m之間巷道圍巖的位移量較小，巷道兩幫移近50mm，頂?shù)装逡平?8mm，可歸結(jié)為超前支承壓力微弱受影響區(qū)；在工作面前方60～40m區(qū)間范圍內(nèi)，巷道兩幫及頂?shù)鬃冃沃饾u增大，并且變形趨勢明顯增大，巷道兩幫移近75mm，頂?shù)装逡平窟_(dá)到147mm，可歸結(jié)為超前支承壓力影響增強區(qū)；在工作面前方0～40區(qū)間范圍內(nèi)，巷道圍巖變形量呈指數(shù)增長，變形速度顯著增大，表明此范圍內(nèi)受工作面超前支撐壓力影響顯著，可歸結(jié)為超前支承壓力劇烈影響區(qū)。當(dāng)工作面回采至測站時，巷道兩幫移近513mm，頂?shù)装逡平?70mm，其中底鼓高達(dá)695mm。頂?shù)装逡平渴莾蓭鸵平?倍。

現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)，在工作面超前支承壓力影響階段，雖然巷道表面變形較大，但頂板完整性較好，巷道支護方式及參數(shù)合理，有效控制了頂部及兩幫的變形，為留巷的成功打下了基礎(chǔ)。

2.2 留巷階段礦壓顯現(xiàn)

工作面后方20m以內(nèi)，厚層直接頂垮落，上覆巖體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)、下沉和破壞是頂板下沉的主要原因。工作面后方9m左右時巷道圍巖變形速度達(dá)到峰值，主要是非回采側(cè)煤幫的變形。

工作面后方20～130m范圍，巷道頂板下沉呈現(xiàn)波動性。此時頂板以旋轉(zhuǎn)下沉為主，下沉速度相對平緩。這是因為隨著工作面的推進，采空區(qū)范圍加大，冒落矸石在覆巖重力作用下逐漸壓實，老頂在巷道上方形成的三角塊結(jié)構(gòu)也隨之緩慢下沉，導(dǎo)致煤壁甚至直接定產(chǎn)生損傷，支承壓力隨著裂隙發(fā)育向深部延伸，進而引發(fā)留巷上方頂板平移下沉。

工作面后方130m以外，隨著頂板下沉逐漸增加，充填墻體承載性能得到提升，垮落的碎矸逐漸壓實，巷道圍巖的應(yīng)力場趨于穩(wěn)定。然而，由于巷道處于深井高地壓條件下，在進入穩(wěn)定區(qū)以后，巷道圍巖仍會有波動變型變形，表現(xiàn)出了明顯的流變效應(yīng)。

此外，留巷幫部變形主要來自實體煤幫，至工作面后方190m處變形量為432mm，煤幫整體形態(tài)較好，趨于穩(wěn)定。充填墻體未發(fā)生大的移動變形，至留巷220m墻體向巷道內(nèi)移近僅20mm。

3 沿空留巷效果評價

由上述分析可知，留巷階段巷道圍巖的變形特征大體上可歸結(jié)為2個階段：第一階段為直接頂垮落和老頂漸次冒落波動變形區(qū)，第二階段為圍巖變形穩(wěn)定期。

據(jù)長期礦壓觀測的結(jié)果表明，在留巷1000m范圍內(nèi)斷面尺寸基本保持3.5m×2.0m，有效通風(fēng)斷面保證在6m2以上。充填墻體完好未發(fā)生明顯裂隙、旋轉(zhuǎn)等破壞現(xiàn)象，未向巷道里明顯移近；采空區(qū)頂板跨落及時，留巷厚層泥巖頂板完好平整，無明顯旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象；非回采側(cè)煤幫未出現(xiàn)大范圍下滑、擠出等變形并穩(wěn)定；對底板未做加固處理進行讓壓，底鼓現(xiàn)象明顯，通過臥底可以保證快速充填和高效推采。留巷效果達(dá)到預(yù)期結(jié)果。

4 結(jié)語

沿空留巷是系統(tǒng)工程，在掘進期間就應(yīng)考慮留巷及復(fù)用期間的礦壓影響，盡量加大支護強度，并在采前采取合理的補強措施。針對朱集礦1111（1）軌道順槽沿空留巷的礦壓觀測表明，工作面前方支承壓力的影響可分為微弱受影響區(qū)、影響增強區(qū)和劇烈影響區(qū)；留巷階段巷道圍巖的變形特征可分為直接頂垮落和老頂漸次冒落波動變形區(qū)、圍巖變形穩(wěn)定期兩個階段。

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作者簡介：孫軍（1970-），男，安徽淮南人，本科，副總工程師，中共黨員，從事煤礦開采與巖層控制工作。