動壓區主運系統圍巖控制技術研究與實踐

劉國利

摘要：針對動壓區影響下的巷道變形嚴重問題，通過分析巷道的不同支護條件，提出與之相適應的加固方案，在柴里煤礦233集皮進行了工業性試驗，通過巷道變形監測，得出動壓區巷道變形規律。

Abstract： Aiming at the serious problem of roadway deformation under the influence of dynamic pressure area， through analyzing the different supporting conditions of roadway， the corresponding reinforcement scheme is put forward. Industrial test is carried out in 233 gathering bark of Chaili Coal Mine， and the roadway deformation law in dynamic pressure area is obtained through roadway deformation monitoring.

關鍵詞：動壓區;巷道;加固;變形規律

Key words： dynamic pressure zone;roadway;reinforcement;deformation law

中圖分類號：TD353? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）24-0149-02

0? 引言

柴里煤礦是我國第一對厚沖擊含水層下開采特厚煤層的試驗礦井，經過54年的開采，柴里煤礦資源逐漸枯竭，生產系統復雜，生產接續緊張，動壓區開采、工作面跨采、老火區開采活動頻繁，受到采動影響，主要巷道變形較大，變形難以控制，對正常安全生產造成了一定的影響，本文以柴里煤礦233集皮為研究對象，對采動影響下的巷道變形規律和控制技術進行了探索，給出了巷道支護加固方案。

1? 工程概況

柴里煤礦233集皮是233采區、236東部采區的主運通道，該巷道位于23下306工作面的北部，距運輸巷13米，距煤層底板20米，在23下306工作面開采時，巖層移動形成的應力集中區正好處于233集皮上方，容易造成該巷道的變形，巷道維護困難，增加巷道維護費用，或將影響整個礦井的安全及高產高效生產，如何采取有效合理的途徑加以控制，對保證礦井的正常生產、減少經濟投入具有十分重要的意義。

2? 巷道支護現狀分析

233集皮為我礦南翼六采區的重要通風和運輸大巷，由于23下306工作面距233集皮巖柱僅有16-33米，再加上233集皮修復時，對原U型棚沒有更換，原棚腐朽較為嚴重，23下306開采期間將對233集皮運輸行人構成較大威脅。分析了233集皮巷道的原有支護方式與支護現狀。

2.1 工字鋼棚支護

該段主要位于233集皮聯絡巷上平巷，自修復以來，受基本未受動壓影響，工字鋼棚支護狀態良好。

2.2 錨噴支護

該支護主要位于233集皮聯絡巷從下變坡點至上平巷、233集皮錨噴段、233集皮通道上平巷至上變坡點及2335溜三聯下平巷至下變坡點等多處地點，由于錨噴支護為主動支護巷道，至巷道修復以來，基本未有多大變化，且支護狀況良好，但是修復時，使用錨桿直徑較小，強度較低，且經過多年腐蝕，抵抗變形能力減弱。

2.3 U型棚支護

該支護主要位于233集皮內，存在多段，且支護狀況不同，部分U型棚在修復時更換了新棚，該段U型鋼腐蝕較小，強度較高，而部分區段未更換新棚。U型棚損壞嚴重，強度較低，同時所有U型棚支護的巷道還存在棚后接頂腰幫不實，圍巖破碎的情況。

3? 加固方案確定

①錨網噴巷道采取補打錨桿-錨索-噴漿聯合加固技術。錨網噴支護屬于主動型支護，巷道本身能夠承受一定的動壓影響，一般只有在錨桿失效的情況下才會造成巷道失穩破壞，考慮到233集皮使用時間較長，錨桿可能存在失效情況，造成巷道抵御動壓影響的強度不足，故采用補打錨桿-錨索-噴漿加固技術，強化錨網噴巷道的整體抗變形能力。

②U型鋼棚巷道補打錨梁形成U型鋼-錨梁耦合支護體系，配合使用錨桿、噴漿，再錨注，補打點柱的綜合加固技術。

U型鋼棚支護屬于被動型支護，只有在巷道發生變形后U型棚才起到支撐支護作用，而此時對巷道圍巖控制是非常不利的。鑒于此提出了補打錨梁形成U型鋼-錨梁耦合支護體系，改被動支護為主動支護，配合使用錨桿、噴漿支護，同時錨注加固，改善圍巖結構，提高巷道抵抗圍巖變形的能力，對薄弱段再補打點柱，形成整體合力的綜合加固技術。

③工字鋼棚段采用復棚加固的措施，以加大被動支護的強度。

④對變形嚴重區段，采取臥底擴幫漿底的手段，保證巷道運輸系統安全。

233集皮加固施工位置示意圖如圖1所示。

4? 變形監測

4.1 測點布置

233集皮加固效果通過對巷道頂底板位移量的監測來分析，233集皮從集皮聯巷與233集皮三岔門開始布置（1#監測點），該點基本與23下306工作面切眼平行，共布置測點四個，分別距1#監測點30米、52米和82米，測點6月26日安設，每隔兩天記錄一次監測數據，233集皮頂底板位移量監測布置圖如圖2所示。

4.2 監測結果分析

1#測點巷道頂底板變形量隨時間逐漸增加，說明巷道受工作面壓力影響后，巷道以蠕變為主，對工作面開采的周期性壓力顯現不明顯。

2#測點巷道頂底板變形量隨時間的增加呈現先穩定后減小再增加的規律，說明隨工作面開采后方采空區出現應力集降低區，造成巷道變形反彈，隨著采空區的穩定，巷道逐漸以蠕變為主。

3#測點巷道頂底板變形量隨時間的增加呈現先急速增加再減小再逐漸增加的規律，說明工作面開采前出現應力集中區，造成巷道變形急劇增加，工作面開采過后采空區出現應力集降低區，造成巷道變形反彈，隨著采空區的穩定，巷道逐漸以蠕變為主。

4#測點巷道頂底板變形量隨時間的增加呈現先緩慢增加后急速增加再穩定增加的規律，說明工作面距4#監測點較遠時，該處巷道圍巖應力未出現應力集中區，巷道變形以蠕變為主，而隨著工作面推進，工作面集中區影響到4#測點時，巷道變形急劇增加，隨著應力集中的前移，采空區的穩定，巷道逐漸恢復至蠕變變形。

結合巷道推采位置距工作面的位置，得出工作面超前應力集中區在15米左右，此時4#測點位移量開始急劇增加，同時該處正處于周期來壓階段，巷道急劇變形幅度較其他測點大，當工作面采過4#測點20米后，巷道變形開始減小，呈蠕變變形。故得出工作面后15米至工作面前20米范圍為巷道急劇變形區，應臨時加強支護，以減少巷道變形。

通過對2#、3#、4#監測點監測數據、工作面推進距離及工作面礦壓規律的聯合分析，得出工作面在周期來壓時，工作面后方采空區會出現應力降低，出現巷道變形反彈。

通過變形量監測，得出動壓影響下的巷道會經歷蠕變-突變-反彈-蠕變的變形規律，且巷道突變范圍為工作面后15米至工作面前20米。工作面的周期來壓，對巷道變形量影響較大，工作面來壓時的巷道突變區更加明顯，且工作面后方易出現巷道反彈區。1#-4#監測點頂底板變形量隨時間變化如圖3所示。

5? 結論

①基于工作面及周邊開采及巷道不同支護狀況的分析，對233集皮進行了分析，將233集皮分治理為三大類。1）錨網噴支護巷道;2）U型鋼棚支護巷道;3）工字鋼棚支護巷道。②根據支護分類提出了不同支護條件相適應的圍巖控制方法。錨網噴巷道補打錨桿-錨索-噴漿加固技術。U型鋼棚巷道補打錨梁形成U型鋼-錨梁耦合支護體系，配合使用錨桿、噴漿，再錨注，補打點柱的綜合加固技術。工字鋼棚段采用復棚加固的措施。對變形嚴重區段，采取臥底擴幫的手段。③動壓影響下的巷道“蠕變-突變-反彈-蠕變”變形規律。且巷道突變范圍為工作面后15米至工作面前20米。工作面的周期來壓，對巷道變形量影響較大，工作面來壓時的巷道突變區更加明顯，且工作面后方易出現巷道反彈區。

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