上莊煤礦綜采面收尾回撤巷道礦壓規(guī)律研究

張 晨

(潞安環(huán)能股份有限公司 上莊煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 046200)

目前我國(guó)綜采工作面收尾回撤主要采用機(jī)掘回撤通道、預(yù)掘回撤通道、預(yù)掘多通道回撤通道等方法解決工作面設(shè)備搬家倒面工程[1-3]。工作面末采期間礦山壓力顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈，回撤通道巷道圍巖支護(hù)與控制是影響工作面搬家倒面安全與時(shí)效性的一項(xiàng)重要課題[4-5]。機(jī)掘回撤通道是大多數(shù)煤礦工作面收尾回撤首選方案，最大的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)掘回撤通道巷道放置時(shí)間短、礦山壓力顯現(xiàn)弱，可以有效克服預(yù)掘回撤通道收尾回撤期間的支護(hù)難題：停采線位置正好處在工作面老頂周期來(lái)壓步距內(nèi)，頂板管理困難，巷道變形大治理難度大。為此，上莊煤礦采用預(yù)掘回撤通道作為末采期間搬家倒面的通道，采用雙排垛式支架支護(hù)回撤通道頂板工況試驗(yàn)，本文分析該工況試驗(yàn)工作面末采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，為礦井綜放工作面末采收尾搬家倒面相關(guān)課題提供依據(jù)(圖1和圖2)。

圖1 雙排垛式支架回撤通道布置示意

圖2 末采工作面收尾貫通示意

1 工程概況

上莊煤業(yè)公司1301工作面位于一采區(qū)，工作面走向長(zhǎng)度503 m，切眼長(zhǎng)度150 m?；夭?號(hào)煤，煤厚2.1 m，一次采全高，區(qū)段煤柱寬度為25 m。煤層頂?shù)装鍘r性特征見表1。

表1 煤層頂?shù)装鍘r性特征

2 末采期間老頂來(lái)壓規(guī)律分析

預(yù)掘回撤通道巷道長(zhǎng)度為150 m(幫-幫)、寬度為4.8 m，巷道高度采用分段設(shè)計(jì)，巷道中部40 m巷高為2.8 m，其余段巷高為2.5 m。工作面接近末采期間提前在預(yù)掘回撤通道內(nèi)共計(jì)布置67個(gè)垛式支架，垛架間距為1.75 m，距兩幫分別為0.4 m，中間過道距離0.6～0.8 m。

1301綜采面末采期間工作面推進(jìn)距停采線26 m左右，礦山壓力顯現(xiàn)明顯加劇。現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)表明：制約老頂頻繁擾動(dòng)最主要因素是回采工作面末采期間的推進(jìn)速度，工作面正常推進(jìn)量為4.2 m/d，老頂周期來(lái)壓步距為14.1～17.6 m，但在工作面末采收尾回撤期間速度為0.8 m/d，相對(duì)應(yīng)的老頂周期來(lái)壓步距也發(fā)生明顯變化，見表2。工作面末采期間支架上鋪網(wǎng)、上圓木等工序加劇了老頂覆巖破斷程度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)以及礦壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理顯示，老頂周期來(lái)壓步距平均降為7.4～10 m。

表2 老頂來(lái)壓步距

3 收尾期間圍巖礦壓分析

3.1 礦壓監(jiān)測(cè)方案

基于十字布點(diǎn)法預(yù)先在預(yù)掘回撤通道內(nèi)共計(jì)布置13個(gè)測(cè)點(diǎn)以便詳細(xì)監(jiān)測(cè)巷道頂板及兩幫變化情況，為了能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)采用雙排垛式支架支護(hù)頂板時(shí)，老頂覆巖擾動(dòng)礦壓顯現(xiàn)情況，特設(shè)計(jì)預(yù)先在回撤通道內(nèi)垛式支架上安裝頂板礦山壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3.2 礦壓規(guī)律分析

1) 工作面推進(jìn)至停采線26 m處，回撤通道內(nèi)中部約30 m頂板出現(xiàn)1～5 mm移近量；推進(jìn)至22.8 m時(shí)，回撤通道內(nèi)巷道頂板整體出現(xiàn)沉降量；推進(jìn)至8.8 m時(shí)頂板下沉量出現(xiàn)較為明顯線性增量。推進(jìn)至貫通過程中，回撤通道內(nèi)頂板下沉量呈現(xiàn)峰值，同時(shí)礦壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)顯示工作阻力增至44.2～45.8 MPa(見表3)。

表3 垛架礦壓數(shù)據(jù) 單位：kN

回撤通道頂板下沉規(guī)律為：中間下沉大，兩端部下沉相對(duì)小，最大下沉值為368 mm。回采工作面一側(cè)幫部片幫較為嚴(yán)重，片幫最大值為820 mm，另一側(cè)圍巖整體較為完整。

2) 工作面貫通后，預(yù)掘回撤通道內(nèi)布置的雙排垛式支架整體未出現(xiàn)持續(xù)卸載情況，支架工作阻力恒定，回撤通道頂板累計(jì)最大下沉量達(dá)到806 mm后未再出現(xiàn)持續(xù)變化的情況，如圖3所示。

圖3 工作面頂板下沉量

3) 末采期間預(yù)掘回撤通道內(nèi)礦壓顯現(xiàn)以頂板下沉為主，最大變形速度為98.3 mm/d，兩端部頂板最大變形速度為17.6 d/mm，回撤通道內(nèi)頂?shù)装遄冃嗡俣惹€如圖4～圖6所示。

圖5 3號(hào)測(cè)點(diǎn)變形規(guī)律

圖6 11號(hào)測(cè)點(diǎn)變形規(guī)律

4 結(jié) 語(yǔ)

綜采面預(yù)掘回撤通道雙排垛式支架支護(hù)頂板方案，礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律表現(xiàn)為以頂板下沉變化為主：工作面推進(jìn)至停采線26 m處頂板開始出現(xiàn)下沉量，推進(jìn)至8.8～4 m下沉量最為顯著；工況試驗(yàn)應(yīng)證了預(yù)掘回撤通道分段式設(shè)計(jì)巷高的必要性；預(yù)掘回撤通道采用雙排垛式支架支護(hù)頂板滿足搬家倒面工作順利開展。