深埋煤層綜放面順槽礦壓顯現及圍巖變形規律研究

翟恒玉 張 鵬 王 磊

（陜西彬長文家坡礦業有限公司，陜西 咸陽 713500）

1 工程概況

4105 工作面是41 盤區第五個采煤工作面，也是文家坡礦首個智能化放頂煤工作面。該工作面走向長度2882 m，可采長度2673 m，傾向長200 m，面積576 400 m2。工作面煤層賦存穩定，厚度4.56～11.96 m，平均厚度10.3 m，煤層埋深640.7～721.19 m，屬于深埋煤層。工作面凈寬為5700 mm，凈高為3200 mm。4105 回順幫部采用錨網索聯合支護。兩幫錨桿采用Ф22 mm×2500 mm Ⅱ級HRB500 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，每根使用1 卷MSZ23/60 型樹脂錨固劑和1 卷MSK23/60型樹脂錨固劑，間排距為1000 mm×1000 mm，每排4 根。托盤采用Q235 鋼，規格為長×寬×厚=150 mm×150 mm×12 mm 碟形托盤，錨桿均使用配套標準螺母緊固，錨固力不小于10 kN，扭矩力頂部錨桿不小于240 N·m。

2 4105 工作面礦壓顯現規律

采煤工作面礦山壓力顯現規律觀測是保證煤礦安全生產正常進行的重要技術措施，掌握煤層開采過程中礦山壓力顯現規律可以為合理安排開采順序、開采方法和支護優化提供依據。

4105 工作面推采至57.5 m 時，工作面出現壓力峰值，初次來壓顯現明顯，此后壓力逐漸減小。工作面來壓顯現記錄情況：活塞下縮量明顯增加，液壓支架荷載值明顯變大，片幫嚴重，采空區有頂板冒落的轟隆聲，基本頂初次來壓步距為55～65 m。當工作面分別推進57.5 m、79.8 m、105.6 m、136.4 m、167.5 m、192.8 m、221.6 m 時，工作面迎來了觀測期頂板的第一、二、三、四、五、六次周期來壓，來壓步距分別為22.3 m、25.8 m、30.8 m、31.1 m、25.3 m、28.8 m，共觀測到六次周期來壓情況。周期來壓在22.3～31.1 m 之間波動，平均約為27.35 m。具體見表1、表2。

表1 支架壓力監測結果

表2 4105 工作面周期來壓參數統計

3 4105 工作面圍巖變形規律

3.1 監測點布置

為了研究4105 工作面圍巖變形規律，采用十字布點法在回風順槽1750 m 測點處頂底板、兩幫各布置一個收斂監測點，監測頂板移近量、兩幫收斂量以及底鼓量，具體布置如圖1。

圖1 圍巖監測布置圖

3.2 變形監測結果分析

將回順1750 m 處第一次布置測點時測定的數據作為原始數據，同時，每周對該測點進行觀測，并與前次觀測數據進行對比分析，得出該測點受工作面采動影響時變形規律。

由表3 和圖2 可知，回順1750 m 處區段頂板累計下沉量為25 mm，滿足煤礦安全生產的要求。底鼓最大變化量為870 mm，說明底鼓變形很嚴重，水平應力較大。煤壁側幫部收斂值達到740 mm，煤柱側幫部收斂值達到450 mm，兩幫變形不均勻，呈現非對稱變形，說明回順煤壁側壓力大于煤柱側壓力。隨著距回采面距離的減小，巷道圍巖變形量也在逐漸增大，特別在距回采面20～30 m 時，圍巖變形率最大，說明此時處于來壓階段，壓力增大，導致圍巖變形急劇增大。綜上所述，該區域巷道變形較為嚴重，主要表現為幫部非對稱變形及底鼓[1-5]。

表3 回順1750 m 處區段變形監測結果

圖2 圍巖變形量隨距回采面距離變化曲線

4 結論

（1）4105 工作面初次來壓步距為55～65 m，周期來壓步距平均約為27.35 m。

（2）巷道圍巖變形特征表現為明顯的非對稱、非均勻性。隨著距回采面距離的減小，巷道圍巖變形量也在逐漸增大。在初期支護施工后，由于圍巖內部應力及塑性變形得到釋放，其圍巖收斂位移量較大，后期變形速率不斷減小并趨于穩定。采用錨網索聯合支護的方式，巷道圍巖變形量得到有效控制。

（3）通過巷道圍巖變形研究，掌握巷道在采動影響下變形規律，為后續回采工作面超前起底距離、支護參數選擇及采動期間超前補強或卸壓等方案選擇提供實踐依據。