某煤礦運(yùn)輸順槽圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)研究

孔令根 于輝 牛智勇

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院,北京 100083)

某煤礦運(yùn)輸順槽圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)研究

孔令根 于輝 牛智勇

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院,北京 100083)

為了研究某煤礦圍巖的穩(wěn)定性,掌握圍巖體變形規(guī)律,對(duì)該煤礦SIIS16-7工作面的運(yùn)輸順槽圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)研究。本文主要通過(guò)松動(dòng)圈測(cè)試和深部位移監(jiān)測(cè)兩個(gè)方面來(lái)監(jiān)測(cè)圍巖穩(wěn)定性,研究發(fā)現(xiàn),SIIS16-7工作面運(yùn)輸順槽圍巖變形極其嚴(yán)重,現(xiàn)有回采巷道布置存在較大問(wèn)題,并分析了其變形和破壞的原因,為其他工作面的開(kāi)采設(shè)計(jì)提供借鑒和依據(jù)。

圍巖穩(wěn)定性 松動(dòng)圈 深部位移

1 引言

該煤礦可采煤層較多，目前南二采區(qū)的5號(hào)煤層至6-6煤層均已開(kāi)采完畢，正在開(kāi)采的煤層為6-7煤層，6-7煤層直接頂和直接底均為厚度1.5m左右的泥巖。因此6-7煤層的圍巖受到上部煤層開(kāi)采的多次采動(dòng)影響，圍巖的穩(wěn)定性比未受到采動(dòng)影響時(shí)的穩(wěn)定性降低很多，因此6-7煤層的巷道支護(hù)非常困難。

因此，進(jìn)一步分析巷道圍巖的穩(wěn)定性，對(duì)巷道松動(dòng)圈和深部位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)全面地反映它們的變化情況，分析巷道圍巖變形和破壞的原因，研究巷道圍巖體變形與破裂規(guī)律，并積累現(xiàn)場(chǎng)巷道監(jiān)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，為其他工作面的開(kāi)采設(shè)計(jì)提供借鑒[1]。

2 松動(dòng)圈測(cè)試

2.1 測(cè)點(diǎn)布置

松動(dòng)圈測(cè)試地點(diǎn)應(yīng)該根據(jù)礦方的具體地質(zhì)條件和監(jiān)測(cè)研究的需要進(jìn)行布置，詳細(xì)的測(cè)試掘進(jìn)影響階段、采動(dòng)影響階段的松動(dòng)圈測(cè)試。鑒于該煤礦井下實(shí)際施工情況，將測(cè)點(diǎn)布置在SIIS16-7運(yùn)輸順槽的煤柱幫，第一個(gè)測(cè)點(diǎn)距工作面120m，第二個(gè)測(cè)點(diǎn)距工作面130m，第三個(gè)測(cè)點(diǎn)距工作面150m。

本實(shí)驗(yàn)使用煤炭科學(xué)研究總院生產(chǎn)的PHD-2型多功能超聲波無(wú)損檢測(cè)分析儀進(jìn)行巷道松動(dòng)圈測(cè)試。本儀器采用單孔測(cè)試，超聲波發(fā)射裝置和接受裝置前后串聯(lián)布置，兩裝置間距為250mm。

2.2 測(cè)試結(jié)果分析

對(duì)以上三個(gè)孔的測(cè)試結(jié)果分析可知在這三個(gè)測(cè)試點(diǎn)的松動(dòng)圈測(cè)試結(jié)果分別為2.3m、3m、1m。根據(jù)巷道圍巖穩(wěn)定性的判定標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)巷道松動(dòng)圈的范圍大于3m時(shí)，巷道兩幫屬于極不穩(wěn)定巷幫，巷道支護(hù)極其困難。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地觀測(cè)巷道圍巖破碎極其嚴(yán)重，在人為觸動(dòng)情況下巷道煤柱幫的煤體就會(huì)發(fā)生較大范圍的片幫。

3 巷道深部位移監(jiān)測(cè)

3.1 監(jiān)測(cè)目的

巷道兩幫及頂板內(nèi)部相對(duì)位移是指圍巖的內(nèi)部多點(diǎn)間的位移量，進(jìn)行深部位移監(jiān)測(cè)的目的主要是確定巷道圍巖的松動(dòng)范圍。由于巷道開(kāi)挖后頂板圍巖應(yīng)力發(fā)生轉(zhuǎn)移、集中，層狀頂板下位巖層變形后容易發(fā)生離層破壞，產(chǎn)生事故隱患，頂板不同深度圍巖位移監(jiān)測(cè)可以掌握離層破壞區(qū)域等情況。兩幫不同深度圍巖位移監(jiān)測(cè)可以掌握兩幫圍巖松動(dòng)圈變化、形成過(guò)程和形態(tài)特征，了解兩幫煤體的塑性區(qū)分布。深基點(diǎn)巷道位移監(jiān)測(cè)采用中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)自行設(shè)計(jì)的四基點(diǎn)數(shù)顯深基點(diǎn)位移計(jì)。

根據(jù)該煤礦的工程地質(zhì)條件和試驗(yàn)研究的需要，只在SIIS16-7工作面運(yùn)輸順槽煤柱幫適宜的地點(diǎn)進(jìn)行巷道圍巖深部位移觀測(cè)。

3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

在SIIS16-7工作面運(yùn)輸順槽1測(cè)點(diǎn)位置，煤柱幫在0～1m范圍內(nèi)發(fā)生位移量為117.9mm，在1～2.5m范圍內(nèi)發(fā)生位移量為75mm，在2.5～4.0m范圍內(nèi)發(fā)生的位移量58.8mm。在觀測(cè)期間，鉆孔總的位移量為251.7mm。在SIIS16-7工作面運(yùn)輸順槽2測(cè)點(diǎn)位置，煤柱幫在0～1.5m范圍內(nèi)發(fā)生位移量為165.4mm，在1.5～3m范圍內(nèi)發(fā)生位移量為78.5mm。在觀測(cè)期間，鉆孔總的位移量為243.9mm。在SIIS16-7工作面運(yùn)輸順槽3測(cè)點(diǎn)位置，煤柱幫在0～1m范圍內(nèi)發(fā)生位移量為158.4mm，在1～2.5m范圍內(nèi)發(fā)生位移量為71.7mm，在2.5～4.0m范圍內(nèi)發(fā)生的位移量31.2mm。在觀測(cè)期間，鉆孔總的位移量為261.3mm。

通過(guò)對(duì)該煤礦SIIS16-7工作面煤柱幫進(jìn)行深部位移監(jiān)測(cè)，可得出以下結(jié)論：

SIIS16-7工作面運(yùn)輸順槽在回采引起的超前支承壓力未影響到時(shí)，由于圍巖穩(wěn)定性頂本身較低，依然產(chǎn)生了較大位移如1號(hào)測(cè)點(diǎn)在20天的觀測(cè)周期內(nèi)發(fā)生了40mm的變形量，平均變形速率為2mm/d，由于此時(shí)未受到巷道回采影響可以認(rèn)為巷道從掘進(jìn)完成后，巷道圍巖就一直未完全進(jìn)入變形穩(wěn)定階段，巷道持續(xù)進(jìn)行變形。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研過(guò)程中得知巷道從掘進(jìn)完成后至回采開(kāi)始已經(jīng)進(jìn)行了3次大規(guī)模返修，在受到采動(dòng)影響后巷道變形量更大。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該煤礦SIIS16-7工作面的運(yùn)輸順槽圍巖穩(wěn)定性的變形監(jiān)測(cè)研究，可得出以下結(jié)論：

(1)工作面運(yùn)輸順槽圍巖變形極其嚴(yán)重，部分巷道煤柱幫的破壞范圍非常大。(2)巷道圍巖變形量和松動(dòng)圈范圍大一方面是由于巷道距離上部6-6煤層遺留煤柱的距離較近，受到上部煤柱集中壓力的影響;另一方面時(shí)由于6-6煤層與6-7煤層的層間距太小，導(dǎo)致6-7煤層的圍巖受到6-6煤層開(kāi)采工作的嚴(yán)重影響，雖然6-6煤層開(kāi)采后6-7煤層的工作面處于采空區(qū)下方，但是6-7煤層的煤巖體已經(jīng)受到了破壞，圍巖完整性低。同時(shí)由于巷道采用垂直式布置方式巷道的煤柱幫受采動(dòng)影響相較于內(nèi)錯(cuò)式布置的影響嚴(yán)重。(3)積累了現(xiàn)場(chǎng)巷道的監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，為探究6-7煤層內(nèi)和其他采區(qū)的回采巷道布置提供了依據(jù)和借鑒。

[1]路世豹,李曉,馬建青,等.金川二礦區(qū)地下巷道變形監(jiān)測(cè)分析及應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004,(3)：488-492.

[2]霍志芳,谷拴成,韓慶達(dá).巷道圍巖松動(dòng)圈測(cè)試的研究[J].西安礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1994,(1)：18-21.

[3]董方庭,宋宏偉,郭志宏等.巷道圍巖松動(dòng)圈支護(hù)理論[J].煤炭學(xué)報(bào),1994,19(1)：21-31.

[4]霍志芳,谷拴成,韓慶達(dá).巷道圍巖松動(dòng)圈測(cè)試技術(shù)的研究[J].西安礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1994,(1).