近距離煤層采空區(qū)下回采巷道布置研究

王金梁 劉文越 成 斐 馮建峰

(山西汾西宜興煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西省呂梁市，032302)

1 工作面地質(zhì)及開(kāi)采條件

圖1 2#煤層1201工作面巷道布置

2 回采巷道合理布置分析

2.1 理論計(jì)算

L0≥(h1+h2)tanθ

(1)

θ——應(yīng)力影響角，取35°。

圖2 煤柱底板支承壓力分布

圖3 煤柱集中應(yīng)力影響范圍

2.2 數(shù)值模擬分析

根據(jù)礦井地質(zhì)條件，采用UDEC建立工作面開(kāi)采模型，模擬范圍均取418 m×100 m(走向×傾向)，如圖4所示。圍巖物理力學(xué)性質(zhì)參照該礦工作面實(shí)際巖體力學(xué)特性。節(jié)理特性考慮采動(dòng)影響，圍巖本構(gòu)關(guān)系采用Mohr-Coulumb模型。模型的上邊界為應(yīng)力邊界，根據(jù)覆巖厚度施加均布載荷，左、右、下三個(gè)邊界為位移固定約束邊界。

圖4 不同布置方案的巷道圍巖變形量對(duì)比

3 實(shí)測(cè)結(jié)果與分析

3.1 采空區(qū)下回采巷道布置

1201-2運(yùn)輸平巷和材料平巷永久支護(hù)均采用錨網(wǎng)梁索聯(lián)合支護(hù)，支護(hù)材料為螺紋鋼錨桿(頂板)、圓鋼錨桿(兩幫)、圓鋼鋼帶、鋼絞線(xiàn)、金屬菱形網(wǎng)等。

圖煤層1201-2工作面回采巷道布置

3.2 測(cè)點(diǎn)布置

在1201-2工作面運(yùn)輸平巷、材料平巷以及材料平巷與1201工作面繞巷垂直布置段各設(shè)置了5個(gè)測(cè)站，如圖5所示。相鄰測(cè)站沿巷道走向間距20 m，每個(gè)測(cè)站設(shè)置1個(gè)圍巖變形監(jiān)測(cè)斷面，采用十字布點(diǎn)法，如圖6所示，在頂板、底板和兩幫中部各布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，觀(guān)測(cè)工作面回采過(guò)程中巷道圍巖變形情況，包括頂?shù)装逑鄬?duì)移近量及變形速度、兩幫相對(duì)移近量及變形速度。用鋼卷尺或測(cè)槍測(cè)讀AB、CD值，讀數(shù)精確到1 mm，并記錄測(cè)站至工作面的距離。距工作面50 m之內(nèi)的測(cè)站，每天觀(guān)測(cè)1次，50～200 m之內(nèi)的測(cè)站每?jī)商煊^(guān)測(cè)1次。

圖6 十字布點(diǎn)法示意圖

3.3 觀(guān)測(cè)結(jié)果分析

1201-2運(yùn)輸平巷的圍巖變形情況如圖7所示。由圖7可以看出，巷道圍巖變形速度較小，平均在6～8 mm/d左右，當(dāng)測(cè)站距離工作面0～30 m范圍時(shí)，由于工作面超前支承壓力的作用，圍巖變形速度增大。整體來(lái)講，支護(hù)效果較好，圍巖變形量不大，頂?shù)装謇塾?jì)相對(duì)移近量平均為182 mm，兩幫累計(jì)相對(duì)移近量平均為147 mm。

圖7 1201-2運(yùn)輸平巷(內(nèi)錯(cuò)5 m布置) 圍巖變形速度和變形量變化曲線(xiàn)

1201-2材料平巷與1201繞巷垂直段的圍巖變形量、變形速度曲線(xiàn)如圖8所示。由圖8可以看出，圍巖變形量和變形速度相對(duì)內(nèi)錯(cuò)5 m布置時(shí)明顯變大，頂?shù)装謇塾?jì)移近量平均為479 mm，兩幫累計(jì)移近量平均為373 mm，出現(xiàn)了較為明顯的底鼓、幫鼓及頂板破碎、下沉現(xiàn)象。圍巖平均變形速度為10～14 mm/d。

圖8 1201-2材料平巷(與繞巷垂直布置) 圍巖變形速度和變形量變化曲線(xiàn)

1201-2材料平巷(內(nèi)錯(cuò)46 m布置)的圍巖變形情況如圖9所示。由圖9可以看出，巷道圍巖變形速度與變形量均較小，變形速度在3～5 mm/d之間，兩幫累計(jì)相對(duì)移近量平均為122 mm，頂?shù)装謇塾?jì)相對(duì)移近量平均為127 mm。

3種布置方式的巷道圍巖變形速度與變形量對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 不同布置方式時(shí)的巷道圍巖變形情況

圖9 1201-2材料平巷(內(nèi)錯(cuò)46 m布置) 圍巖變形速度和變形量變化曲線(xiàn)

4 結(jié)論