中厚煤層復(fù)合頂板近距離蹬空開采工作面順槽頂板穩(wěn)定性研究

張忠浩++蘇毅

[摘 要]為了分析綜采工作面運(yùn)順巷道變形劇烈，尤其是頂?shù)装逡平看蟮那闆r，本文結(jié)合地質(zhì)概況，數(shù)據(jù)觀測分析，以及理論分析的手段系統(tǒng)分析了巷道變形的各種因素。

[關(guān)鍵詞]圍巖結(jié)構(gòu)；三帶；巷道變形

中圖分類號：D54 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）28-0318-01

1 引言

顧橋礦1414（3）工作面，該面為南二采區(qū)下盤區(qū)13-1煤層首采面，位于采區(qū)的北側(cè)，北臨顧桂地塹斷層帶13-1煤層斷層保護(hù)煤柱線，東側(cè)為采區(qū)系統(tǒng)巷道，南側(cè)及西側(cè)均未開采。其下伏的1414（1）工作面已回采結(jié)束，1413（1）工作面正在回采當(dāng)中。原本計劃1414（3）工作面超前1413（1）工作面，但是中途由于1414（3）工作面出現(xiàn)倒架事故，導(dǎo)致其水平推進(jìn)度滯后1413（1）工作面，且兩面推進(jìn)間距較短，相互影響劇烈。1414（3）工作面頂板覆有一層平均厚度為6.2m的砂質(zhì)泥巖、13-2煤層、泥巖互層的復(fù)合直接頂，尤其是斷層口附近，煤層頂板裂隙發(fā)育，易碎。在過斷層或煤層變薄區(qū)，破頂?shù)装鍟r較為困難。綜合這兩大因素，本文對顧橋礦1414（3）工作面運(yùn)順1420m-1480m段頂?shù)装宸€(wěn)定性進(jìn)行研究。

2 頂板及斷層構(gòu)造影響

巷道開挖之前，圍巖處于穩(wěn)定、三軸應(yīng)力平衡狀態(tài)。一旦進(jìn)行巷道挖掘活動之后，原有的平衡狀態(tài)將受到破壞。尤其是當(dāng)巷道的頂?shù)装鍘r性較差的時候，受到影響后的礦壓顯現(xiàn)尤為劇烈[1]。工作面的頂?shù)装鍘r性結(jié)構(gòu)如表1所示。

根據(jù)地質(zhì)預(yù)報結(jié)果可以得知，運(yùn)順的直接頂和直接底都是以泥巖結(jié)構(gòu)為主，并且夾有一層煤線，頂板結(jié)構(gòu)整體性較差，不能起到很好的支承作用。尤其是當(dāng)運(yùn)順挖掘過程中遇到斷層的時候，巷道勢必要破頂開掘，原本整體結(jié)構(gòu)性差的復(fù)合直接頂被破頂開挖之后，徹底受到破壞，無法起到鉸接支撐作用，只是單純的作為頂板載荷作用于巷道的支護(hù)設(shè)施上。工作面地質(zhì)探放水測量結(jié)果也說明了，局部砂巖裂隙水在裂隙、節(jié)理或斷層面的導(dǎo)通下可能直接向工作面充水，直接頂泥巖在淋水作用下結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，也會對頂板下沉產(chǎn)生影響。運(yùn)順1420m-1480m段斷層剖面圖如圖1所示。

3 鄰近煤層開采活動影響

1414（3）工作面下覆的1413（1）工作面標(biāo)高在-642.5m～-782.6m之間，工作面軌道順槽外側(cè)上方有1414（3）工作面運(yùn)輸順槽、軌道順槽，而1414（3）工作面得標(biāo)高為-595.9m～-682.8m，根據(jù)三帶理論可以計算出采動影響的范圍[2]。

冒落帶高度：

其中k-頂板嚴(yán)石碎漲系數(shù)，取1.2；m-采高3m，α-煤層傾角為4°；

裂隙帶的高度一般為冒落帶的高度2-3倍，即為30m-45m；

彎曲下沉帶高度為裂隙帶的5-10倍，即為150m-225m；

將三帶高度相加可以得出1413（1）工作面采空區(qū)形成的變形帶影響范圍可以上傳到195m-285m左右。

結(jié)合兩個面的地質(zhì)資料可以看出1414（3）工作面正好落在這一影響范圍之中。加之兩個工作面間隔最近的時候水平距離只差不到100m，1413（1）工作面采空區(qū)尚未達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài)，上覆工作面便推進(jìn)到采動影響范圍之中。

1414（3）工作面回采過程中在運(yùn)順退尺1460m處布置了巷道變形量測站，記錄了該點從超前下覆工作面到位于下覆工作面采空區(qū)上方時的頂?shù)装逡平浚▓D2）。

根據(jù)記錄的結(jié)果可以得出，隨著下覆工作面的推近，頂?shù)装逡平手饾u增大，當(dāng)下覆工作面推過測點時，變形速率達(dá)到最大值。

4 結(jié)論

1414（3）工作面受斷層結(jié)構(gòu)的影響，受頂板淋水影響使泥巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，直接頂還沒開采便失去承載能力，在巷道破頂開掘的進(jìn)行后，復(fù)合頂板結(jié)構(gòu)遭到破壞，多重地質(zhì)因素下頂板下沉嚴(yán)重[3]。

受下覆工作面開采活動影響，下覆1413（1）工作面與本面垂直間距近，在“三帶”影響范圍之內(nèi)，而且兩面水平推進(jìn)間距又近，且1413（1）工作面始終超前本面開采，導(dǎo)致本面始終位于1413（1）工作面采空區(qū)上方，時間上受到裂隙發(fā)育影響的中間巖層沒有足夠的時間壓實穩(wěn)定，導(dǎo)致本面回采中始終處于采動影響段。

參考文獻(xiàn)

[1] 高金忠，肖福坤.深部圍巖穩(wěn)定性影響因素研究[J].煤炭技術(shù)，2010，03：79-81.

[2] 錢鳴高，石平五主編.礦山壓力與巖層控制[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004

[3] 張迎新，張華恩.受動壓影響巷道圍巖穩(wěn)定性淺析[J].煤炭技術(shù)，2002，11：58-59.endprint