綜采面回采巷道礦壓規律顯現分析研究工學論文

綜采面回采巷道礦壓規律顯現分析研究工學論文

　　摘要：根據綜采面及上下順槽布置的具體條件，采用現場實測的方法，對傾斜長壁綜采面一次采全高過程中的回采巷道礦壓顯現規律進行了實測研究，分析了觀測結果及巷道變形原因，從而得出了該條件下礦壓顯現的基本規律。

　　關鍵詞：綜采回采巷道 礦壓顯現

　　0 引言

　　隨著煤炭工業的快速發展，形成“一井一面”或“一井兩面”的高產高效礦井，礦井的產量越來越大，同時工作面生產設備向大型化、重型化、自動化方向趨勢發展。因此，工作面的生產能力大大提高，工作面瓦斯涌出量相應增加，要求工作面配風風量必須增大，同時設備大型化要求回采巷道必須具有足夠的斷面尺寸，以便于設備在井下的移動，因而回采巷道的斷面不可避免的需要增大，從而導致在回采過程中巷道圍巖變形增大和礦壓顯現劇烈[1-3]。而綜采面回采巷道的圍巖變形與礦壓顯現規律的特點與普通采煤回采巷道又有不同[4-5]，下面對大采高綜采面回采巷道的圍巖變形特征及礦壓顯現規律作分析，得出其礦壓顯現的基本規律，為同類條件下采煤的巷道管理和支護具有指導和借鑒的意義。

　　1 工作面地質及開采技術條件

　　1213（1）工作面是某礦11-2煤層上采區的第一個回采工作面，東以Fs5斷層為界，南以西一采區三條大巷保護煤柱為界，北至西一（11-2）上采區Fs217斷層防水煤柱線。工作面區域內煤層總體構造形態呈單斜構造。煤層產狀為：其走向在工作面的東段近東西向，傾向190°～200°，傾角6°～9°，局部地段到214#鉆孔及以北，走向急轉，跟該西順槽方向一致，傾向105°～110°，傾角變緩為2°～4°，煤厚0.9～3.4m，平均厚度2.84m，煤層賦存較穩定，含有0.1～0.4m的泥巖夾矸。

　　該工作面運輸順槽、軌道順槽共揭露斷層40余條，斷層落差均小于2m，多為煤層內的層滑構造。煤層直接頂厚3.4～6.8m，由泥巖、砂質泥巖并且夾有1～2層薄煤線組成。老頂為灰白色中細砂巖厚3.0～18.2m。直接底為厚2.7～8.95m灰～灰白色泥巖，中間夾一層11-1煤層。老底為4.65～19.75m灰白色粉細砂巖。

　　2 巷道觀測測點布置

　　2.1 巷道表面變形測點布置 軌道巷側自工作面切眼煤壁前方10米起開始布置巷道變形量觀測斷面，以后按5米間距布置觀測斷面。共布置20個觀測斷面，觀測范圍110米左右。

　　運輸巷內自工作面切眼煤壁前方10米起按5米間隔布置7個測點，觀測距離45米。每個斷面內設定兩幫方向和頂底板方向的位移基點。兩幫方向選定錨桿端頭作為基點，頂底方向埋置鋼釬作為基點，用鋼卷尺和測桿進行測讀。由于工作面運輸順槽設備布置的原因，運輸巷道圍巖移近量只進行了頂底方向的觀測。

　　2.2 超前支承壓力觀測 順槽內自切眼煤壁10米起，每隔3－5米左右安裝一塊壓力表，共安裝5塊壓力表。隨工作面推進前移壓力表。觀測和記錄工作面前方30米范圍內的超前支護單體壓力。

　　3 回采工作面兩巷礦壓顯現特點

　　3.1 巷道收斂量動態分析

　�。╝，b）分別是運輸順槽中3、6兩測點的頂底板累計移近量ΔH與距煤壁距離L/m之間的變化關系。隨著工作面不斷推進，巷道斷面不斷減小。

　　當測點距工作面43m左右時，巷道斷面開始變化；當距離為28～23m時，巷道頂板相對移近速度明顯加快，此后漸為平緩，在工作面16～12m時頂底板移近量第二次迅速增加，頂底板動態儀的觀測也顯示下沉加速，有30m處的3.25mm增加到28mm/d，觀測中發現，該時間段內巷道圍巖產生擾動，導致頂底板移近量增大。當距工作面只有5m時，巷道高度又迅速下降，ΔH值劇增，斷面很快變小。

　　觀測結果表明，運順頂底板移近量具有階段性：即在工作面前43m時開始收斂，28～23m、16～12m、及小于5m的三個階段，頂底板移近速度較快，在其他范圍內巷道高度變化則較為平緩。

　　軌道順槽的觀測與運輸順槽同步進行，(a，b)分別表示了軌道巷4＃、8＃測點的頂底板及兩幫累計移近量Δ與距工作面距離L/m之間的變化關系。

　　分析其結果可知，軌順頂底板移近量ΔH在距工作面53就有發生，但增加斜率較緩，隨工作面的推進，值呈線性趨勢，其變化范圍在工作面前方53-45m內，這段時間巷道的變形只要是圍巖體的軟化及隨時間發展的蠕變，受采動影響較小。當工作面推進到距測點36m左右時，ΔH增長的斜率開始加大，其增加的趨勢是單調的，不像運順的ΔH那樣具有階段性。 巷道兩幫移近量與頂底板移近量觀測同時進行。距工作面36m時，兩幫移近量開始迅速增加，直到31m左右減弱，正好與頂底板移近量變化相吻合。

　　巷道變形的規律，總體是頂底垂直方向位移量大于兩幫水平方向位移量。在觀測范圍內，軌道巷內的8＃測點，當它由最初位于工作面切眼煤壁前方53m退至煤壁前方8.4m時，兩幫累計位移量92mm，頂底位移量為168mm。運輸機巷的6＃測點，開始位于煤壁前方26m處，工作面推至測點2.5米時，頂底位移量為163mm.。這說明運輸機巷受采動影響要大于軌道巷。

　　3.2 巷道變形速度動態分析 （a，b）分別是運輸巷的頂底板的移近速度與時間的變化關系，運輸機巷的頂底位移速度峰值出現在10月9日，這是由于靠工作面下端的老頂斷裂下沉出現在10月8日14：00時以后，它的下沉量部分累計到了10月9日。

　�。╝，b）分別是軌道順槽的頂底板和兩幫的移近速度與時間的變化關系，分析可知，在初放期間，軌道巷測點的頂底位移速度在10月8日出現一高峰，其后移近速度下降，這說明10月8日14：00之前工作面靠軌道巷側老頂已經初次斷裂下沉，它對巷道變形產生了明顯作用。

　　3.3 巷道超前支護阻力分析 在初次放頂期間，對工作面軌道和運輸機巷超前支護的單體壓力進行了測定。

　　兩巷單體壓力為單峰曲線，峰值在靠煤壁前方8米左右。測得單體壓力值，運輸順槽為2～8MPa，軌道順槽為2～22MPa，分布非常不均勻，與單體的初撐力關系極大。

　　從單體壓力運行曲線看，單體初撐之后都有一個壓力下降過程，初撐力大于10MPa以上時，這種情況更為明顯，4小時后壓力穩定上升。這反映了煤層巷道支護的特性，單體支柱對煤層底板有一個壓縮變形作用過程。綜合來看，單體的初撐力保持在10MPa范圍是合適的。

　　4 結論

　　4.1 運輸順槽斷面縮小量具有階段性。測點距工作面43M時，巷道開始收斂，距離28～23m時，頂底板的相對移近速度明顯加快；距工作面16～12m處巷道高度急劇降低，相對移近量168mm。該段巷道圍巖變形很大，巷道支架嚴重扭曲、損壞；之后巷道高度的變化比較平緩，當距工作面只有5m時，巷道高度的下降速度又有所增加，斷面很快變小。

　　4.2 軌道順槽高度改變量也在工作面前方50m時就存在，但比較平緩，隨工作面推進ΔH值呈線性增長趨勢，距工作面36m時，ΔH的增長速度加大，ΔH值不斷呈單調趨勢增加。

　　4.3 兩巷單體壓力為單峰曲線，峰值在靠煤壁前方8m左右。測得單體壓力值，運輸順槽為2～8MPa，軌道順槽為2～22MPa，回采期間應加強兩巷超前支護管理。

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