內蒙古某礦回撤巷道礦壓顯現規律研究

崔非非李曉飛

（1.山東省安全生產舉報投訴中心；2.山東黃金集團有限公司）

隨著我國煤礦機械化、智能化程度的不斷提高，綜合機械化采煤工作面推進速度不斷加快，采掘接替比較頻繁，為了滿足工作面設備快速回撤的需求，許多礦井需要預先掘進出設備回撤巷道［1］。回撤巷道的應用，在一定程度上提高了設備回撤速度。但回撤巷道在提前掘進后，由于頂底板巖體強度低，穩定性差，在經受工作面采動影響后，往往出現圍巖破壞嚴重，維護困難等問題，反之降低了綜采設備的回撤效率［2］。因此，利用現場實測的方法，通過選取礦井部分回撤支架安裝電腦圓圖儀并對現場支架活柱縮量和宏觀礦壓顯現進行觀測，總結回撤巷道受采動影響時的礦壓顯現規律［3］，對以后回撤巷道支護參數優化提供實踐依據具有重要的現實意義［4］。

1 工程概況

某礦位于內蒙古自治區鄂爾多斯市，該礦1903N工作面是開采的第3個綜采工作面，工作面傾向長度約為300 m，走向長度約為2 200 m，煤層平均厚度為5.3 m。該工作面煤層頂板主要是灰色粉砂巖，其次是細砂巖，底板為鈣質泥巖，根據工作面接續安排的需要，工作面回采結束后需進行設備回撤。由于粉砂巖、細砂巖頂板以及泥巖底板比較松軟，當工作面推進至主回撤巷道時，受超前支承壓力影響，頂板受力逐漸增大，巖層變得破碎，大大增加了設備回撤的危險性，嚴重影響工程進度和礦井工作面的交替工作。該礦前2個工作面設備回撤均耗時約為20 d，遠低于集團公司所轄其他煤礦最快7 d的回撤速度。該礦井采用輔巷多巷道回撤方式進行1903N工作面的設備回撤，回撤巷道平面布置如圖1所示。

2 回撤巷道礦壓觀測

2.1 礦壓觀測內容、手段和工作制度

（1）觀測內容。根據巷道實際礦壓觀測的需要，結合國內相似巷道礦壓觀測的成功經驗，現場對支架工作阻力、支架活柱縮量和宏觀礦壓顯現及巖層運動進行觀測［5］，以達到獲得相關礦壓數據的目的。

（2）觀測手段。采用電腦圓圖儀監測煤礦井下綜采支架壓力，主要包括礦用數字壓力計和礦用壓力數據采集器等；利用鋼卷尺測量支架活柱縮量，人工記錄數值；現場記錄宏觀礦壓顯現和巖層運動。

（3）工作制度。采用跟班觀測工作制度，自工作面推進至距主回撤巷道20 m時開始觀測，至工作面支架及綜采設備全部撤出時截止。

2.2 測區布置和監測對象

（1）支架工作阻力。在主回撤巷道1、3、5號每個聯巷附近，分別布置1個礦壓觀測測站，每個測站分別布置2臺支架壓力電腦圓圖儀，3個測站共布置6臺，測站編號為①、②、③。安裝觀測儀器的回撤支架編號為1聯巷附近的147#和239#支架，3聯巷附近的164#和202#支架，5聯巷附近的224#和217#支架。

（2）支架活柱縮量。1聯巷附近的回撤支架中選取4根立柱，對應支架編號為231#、233#、237#和238#；3聯巷附近的回撤支架中選取4根立柱，對應支架編號為171#、194#、227#和228#；5聯巷附近的回撤支架中選取4根立柱，對應支架編號為153#、184#、220#和222#。

（3）宏觀礦壓顯現和巖層運動。主要對主、輔回撤巷道及5個聯巷煤壁片幫、頂板響動和冒落等進行觀測。工作面和回撤巷道礦壓觀測測區布置如圖2所示。

3 回撤巷道礦壓顯現規律

對3個聯巷附近礦壓測站測得的數據進行整理，得到各聯巷附近主回撤巷道3個部位支架的平均工作阻力和平均活柱縮量，如圖3所示。

自工作面距主回撤巷道17～9.1 m（對應第1～4次測試），支架工作阻力基本無變化（基本穩定在6 000～6 500 kN，處于初撐狀態），活柱縮量也基本無變化。自工作面距主回撤巷道9.1 m開始（第4次測試之后），支架工作阻力突變至10 000 kN左右，且基本維持在該值上下波動，呈現相對穩定狀態。活柱縮量開始突變后，數值持續增加，但增長速度較剛開始突變階段明顯減小，3個聯巷附近主回撤巷道內支架活柱累計縮量分別為650，685和501 mm。主回撤巷道受采動影響存在以下規律。

（1）工作面距主回撤巷道前方約9 m時，此時主回撤巷道受采動影響較小，現場觀測煤壁片幫不明顯，支架工作阻力處在6 000～6 500 kN，基本處于初撐狀態，頂板下沉量為5～28 mm，回撤巷道處于相對穩定階段。

（2）工作面距主回撤巷道9～3 m時，采動對巷道的影響產生突變，主回撤巷道兩幫均出現嚴重片幫，現場觀測最大片幫可達850 mm，頂板累計下沉量為182.5～377.5 mm，支架工作阻力突變增至10 000 kN左右。

（3）工作面處于回撤巷道前方3～0 m（至工作面采通）時，此時采動對巷道的影響最強烈，支架工作阻力維持在最高狀態約10 000 kN左右，現場觀測頂板累計下沉量上升至342.1～575 mm，煤壁片幫更加劇烈，但頂板的破裂運動趨于平穩。

4 結論

通過在1903N綜采工作面設備回撤過程中對回撤巷道進行礦壓觀測，可知回撤巷道受采動影響，主要經歷巷道相對穩定、受采動影響產生突變和采動影響顯著這3個階段。根據各階段的礦壓顯現特點，確定回撤支架工作阻力應在10 000 kN以上，巷道支護時應充分考慮采動影響突變階段和采動影響顯著階段的影響，巷道支護強度應能有效控制這2個階段頂板下沉量和煤壁片幫。同時，回撤巷道受采動影響3個階段的劃分，可以為該礦同等圍巖條件下回撤巷道的支護形式、支架工作阻力等提供數據支撐，為下一步礦井工作面設備的快速回撤提供重要的實踐依據。