黃陵二號煤礦回采巷道圍巖變形監(jiān)測及分析

李曉輝

(陜西黃陵二號煤礦有限公司，陜西 黃陵 727307)

0 引言

當前，黃陵二號煤礦正在開采二盤區(qū)和四盤區(qū)的2#煤層。系統(tǒng)研究二盤區(qū)和四盤區(qū)巷道圍巖的變化規(guī)律，對實現(xiàn)開采工作面準備巷道掘進的安全高效推進具有十分重要的作用。因而，開展巷道圍巖變形監(jiān)測，分析巷道圍巖中的變形與位移特點及其影響因素，摸清巷道圍巖的變形規(guī)律，最終優(yōu)化巷道支護設計與施工技術，將為煤炭生產(chǎn)提供有效的技術支持。

1 巷道破壞現(xiàn)狀

為了后期進行監(jiān)測工作，對巷道進行實地勘測調(diào)查，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)由于開采工作的不斷進行，已經(jīng)造成部分巷道不同程度的破壞，巷道破壞主要有以下幾種情形[1-3]。①整體穩(wěn)定，局部掉落—本次監(jiān)測所處巷道整體較為穩(wěn)定，但局部破壞較為嚴重，部分區(qū)域有聲響，且煤柱部分位置有掉落現(xiàn)象；②頂部冒落—冒落寬度寬窄不一，有的達整個巷道寬度，有的寬度僅有1 m，冒落高度有的高達3～5 m，有的僅有明顯破裂線，冒落長度有的長近30 m，有的僅在5 m左右；③片幫，底臌—巷道產(chǎn)生嚴重底臌，底臌幾乎遍及整個巷道，底臌量多達2 m以上，變形巷道不同程度均出現(xiàn)底臌現(xiàn)象；④錨桿預緊力小，擴散效果差，不能有效控制頂板變形，錨桿桿體強度低，存在拉斷情況。

2 監(jiān)測方法

2.1 多點位移計測試

用巷道頂板離層指示儀可以測出每個測點處距巷道頂板不同深度的頂板離層量和所在位置，但1個測點所測出的結果只能說明測點自身及其附近巷道頂板的離層情況，要想對整個巷道頂板的離層情況進行監(jiān)控，則需在巷道內(nèi)每隔一定距離設置1個測點，由這些測點在所要監(jiān)測的巷道內(nèi)形成一條監(jiān)測線，定期對這些測點進行觀測，就可以達到對整個巷道頂板進行監(jiān)測目的。頂板離層量日常觀測主要是依靠頂板離層量危險“臨界值”來判斷頂板是否有垮落的危險[4-5]。對每條巷道來說，其巷道頂板離層量的危險臨界值都應有兩個，即錨桿錨固范圍內(nèi)和錨固范圍外應有不同的離層量危險臨界值。

在實測中常用的方法是，當發(fā)生巷道頂板垮落現(xiàn)象時，則直接取此處頂板離層量作為預報危險的臨界值，如果在所觀測巷道中沒有頂板垮塌現(xiàn)象發(fā)生，同時也無經(jīng)驗參數(shù)可供類比時，則可根據(jù)經(jīng)驗預設一個量值較小的離層量作為準臨界值，在觀測過程中逐步修正。如在觀測過程中實際頂板離層量沒有達到預設值且頂板也無危險情況發(fā)生，則繼續(xù)使用預設值作為臨界值。如在觀測過程中實際頂板離層量達到或超過了預設臨界值，但巷道頂板沒有發(fā)生危險的跡象，則可適當加大預設臨界值，然后再繼續(xù)觀測和修正。已有的觀測結果可作為以后同類巷道觀測的準臨界值，即當以后在同類巷道中觀測時，可以用此次觀測沒有發(fā)生頂板垮落危險時最大離層量作為臨界值，當所觀測的巷道頂板離層量小于此值時，則不必修正，如果大于此值，但頂板完好，無危險跡象，可將臨界值增大至所觀測到的離層量。

2.2 頂板巖層位移監(jiān)測孔布置

頂板巖層位移監(jiān)測孔分別在201輔運巷、203膠帶巷、203輔運巷、409膠帶巷及409輔運巷內(nèi)布孔，203膠帶巷、203輔運巷布孔斷面為距掘進工作面5 m、25 m、45 m等斷面；其余巷道布孔斷面為任一聯(lián)絡巷中線位置，及向兩側20 m、40 m位置斷面。若施工困難，鉆孔位置可適當調(diào)整。每個斷面分別布置頂部孔和幫部孔。鉆孔可采取A、B形式之一(如圖1)?？咨睿喉敳裤@孔深度10 m，幫部鉆孔深度6 m?？讖剑核秀@孔孔徑為φ45 mm，可用φ42 mm鉆頭實現(xiàn)。

a-頂面布置單孔;b-頂面布置雙孔圖1 頂板位移監(jiān)測孔

3 監(jiān)測結果及分析

3.1 監(jiān)測結果統(tǒng)計

選用在410膠帶巷監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，表1～6為監(jiān)測記錄表。

表1 410膠帶巷多點位移計監(jiān)測記錄表

表2 410膠帶巷多點位移計監(jiān)測記錄表

表3 410膠帶巷多點位移計監(jiān)測記錄表

表4 410膠帶巷多點位移計監(jiān)測記錄表

表5 410膠帶巷多點位移計監(jiān)測記錄表

表6 410膠帶巷多點位移計監(jiān)測記錄表

3.2 監(jiān)測結果分析

根據(jù)前表中的數(shù)據(jù)，繪制出巷道各測試斷面頂板離層量與測試面距回采工作面距離的變化曲線圖，如圖2、3、4所示。

圖2 410膠帶巷3#聯(lián)絡巷1#斷面多點位移計監(jiān)測數(shù)據(jù)變化曲線圖

由圖2可知，在距回采工作面94 m以外，頂板累計位移量變化不大，可認為頂板基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒有發(fā)生離層現(xiàn)象。在距回采工作面94 m以內(nèi)，隨著工作面的推進，頂板累計位移量都不斷增大，2 m處累計位移量最大為14 mm，4 m處累計位移量最大為12 mm，8 m處累計位移量最大為13 mm，10 m處累計位移量最大為13 mm。

圖3 410膠帶巷3#聯(lián)絡巷2#斷面多點位移計監(jiān)測數(shù)據(jù)變化曲線圖

由圖3可知，在距回采工作面111 m以外，相鄰監(jiān)測點之間的離層量都很小。在距回采工作面111 m以內(nèi)，隨著工作面的推進，頂板累計位移量都不斷增大。2 m處累計位移量最大為12 mm，4 m處累計位移量最大為14 mm，8 m處累計位移量最大為6 mm，10 m處累計位移量最大為12 mm。

圖4 410膠帶巷3#聯(lián)絡巷3#斷面多點位移計監(jiān)測數(shù)據(jù)變化曲線圖

由圖4可知，在距回采工作面85 m以外，相鄰監(jiān)測點之間的離層量都很小。在距回采工作面85 m以內(nèi)，隨著工作面的推進，頂板累計位移量都不斷增大。2 m處累計位移量最大為12 mm，4 m處累計位移量最大為13 mm，8 m處累計位移量最大為12 mm，10 m處累計位移量最大為10 mm。

4 結論

(1)在回采過程中，距離回采工作面100 m以外，頂板離層現(xiàn)象不明顯，當距離小于100 m時，頂板開始發(fā)生沉降；在回采過程中，要做好回采工作面100 m范圍以內(nèi)的巷道支護工作。可根據(jù)實際情況，局部加強支護。

(2)回采過程中，巷道頂板最大下沉量為14 mm，可將最大下沉值與臨界沉降值(由錨桿有效伸長量決定)進行對比，確定支護方式。

(3)支護在減小圍巖變形和頂板下沉方面有一定作用，如果沒有支護或支護不足，圍巖松動范圍將大于監(jiān)測值。