利用綜合測站對頂板分級的研究

繆 永

（徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司哈密能源公司，新疆 哈密 839122）

1 礦井及觀測巷道基本情況

井田位于哈密市大南湖鄉(xiāng)境內(nèi)，距連霍高速公路最近約81km。井田東西長13.04km，南北6.1～10.71km，面積109.60km2。

本區(qū)地形屬低山丘陵區(qū)。地面標(biāo)高+583.0～+437.0m，地勢東高西低、南北高中間低，地形高差一般小于150m。

地貌屬無植被荒漠戈壁，地表無水系，為砂及殘積、坡積巖屑及塊礫所覆蓋。

1801進(jìn)風(fēng)順槽為首采工作面1801工作面的進(jìn)風(fēng)、出煤巷道，走向長度為1335m。煤層硬度f=2～3度，呈塊狀，具均一狀及條帶狀結(jié)構(gòu)，煤層光澤暗淡，多呈弱瀝青光澤～瀝青光澤，條痕褐黑色，具貝殼狀及平坦?fàn)顢嗫?，裂隙及?jié)理發(fā)育。老頂為細(xì)砂巖，含石英長石，含砂不均，厚3.0m。直接頂為砂質(zhì)泥巖，平均2m；含砂不均，水平層理具滑面，泥質(zhì)膠結(jié)，遇水軟化，厚1.2～2.8m，無偽頂。

2 礦壓觀測方案

哈密公司與中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院科研人員經(jīng)現(xiàn)場勘查，認(rèn)真分析后，在1801進(jìn)風(fēng)順槽設(shè)立了5組綜合測站，并確定了以下的礦壓觀測方案。

2.1 綜合測站布置位置

在1801進(jìn)風(fēng)順槽900m、1000m、1100m、1200m、1270m（淋水較大）處各設(shè)一個綜合觀測測站，如圖2-1。根據(jù)現(xiàn)場情況，可協(xié)商調(diào)整觀測站位置，但誤差不宜過大。

圖2-1 測站布置圖

2.2 綜合測站觀測儀器安裝

2.2.1 測力錨桿

每個測站安裝5根測力錨桿，頂板3根，兩幫各一根。樹脂藥卷全長錨固，每根錨桿采用CK2350一支、Z2350型藥卷三支，錨固長度2.0m。采用左旋無縱筋等強(qiáng)錨桿，規(guī)格：Φ20×2200mm，見圖2-2。

圖2-2 測力錨桿布置圖

測力錨桿的安裝與普通錨桿的安裝基本相同，但需要注意以下幾點：

(1)安裝測力錨桿前，應(yīng)先測出測力錨桿的初始讀數(shù)；

(2)因測力錨桿尾部有安裝器，所以測力錨桿安裝前要將托盤套入；

(3)測力錨桿的兩個槽組成的平面最終要垂直于巷道軸線，幫錨桿上的槽成鉛錘方向；

(4)安裝后，立刻用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀對測力錨桿觀測記錄一次。

2.2.2 錨桿、錨索測力計

每個測站安裝3個錨桿測力計和3個錨索測力計。頂板錨桿安裝16噸錨桿測力計，兩幫錨桿使用10噸錨桿測力計。巷道中央錨索使用40噸錨索液壓枕，兩側(cè)錨索使用25噸錨索液壓枕。采用左旋無縱筋等強(qiáng)錨桿，規(guī)格：Φ20×2200mm；錨索規(guī)格為Φ18.9×7250mm，見圖2-3。

圖2-3 測力計布置圖

2.2.3 巷道表面位移測站

每個表面位移測站包括在斷面的頂、底板和兩幫的中部各布置1個測點。測站安裝在垂直于巷道壁的Φ30mm，深450mm的孔，測站采用Φ20、L500mm圓鋼焊制，用樹脂藥卷錨入孔中，用測槍或測桿量測頂?shù)装搴蛢蓭偷南鄬ξ灰?，見圖2-4。

圖2-4 巷道表面位移測點布置圖

2.3 頂板離層測站

1801運(yùn)輸順槽從800m處開始每隔50m在頂板中部安設(shè)一個離層指示儀。離層儀深基點6.5m，淺基點3.0m，進(jìn)行頂板離層監(jiān)測，并用記錄牌板顯示，直接讀取錨固區(qū)內(nèi)外頂板的離層儀值。

2.4 錨固力抽檢

在巷道淋水處做錨固力抽檢，進(jìn)行錨固力抽檢時只做非破壞性拉拔，Φ20mm螺紋鋼錨桿錨固力頂錨桿大于80KN，幫錨桿大于80KN，Φ18.9mm的小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索錨固力大于250KN,達(dá)到上述要求后立即停止拉拔。若發(fā)現(xiàn)不合格錨桿、錨索，要及時在附近補(bǔ)打。

2.5 觀測要求

距切眼（回采工作面）100m范圍內(nèi)的測站每2天記錄一次數(shù)據(jù)，100m以外的每星期記錄一次數(shù)據(jù)。

2.6 數(shù)據(jù)分析

將靜態(tài)電阻應(yīng)變儀對測力錨桿觀測記錄的數(shù)據(jù)提取收集，并輸入專有的電腦程序中，根據(jù)電腦輸出的數(shù)據(jù)，及其他收集的數(shù)據(jù)，對頂板進(jìn)行具體分級。

3 分析結(jié)果及效果

通過數(shù)據(jù)分析，1801運(yùn)輸順槽由架棚支護(hù)改用錨桿、錨索、架棚、噴漿聯(lián)合支護(hù)方式后，頂?shù)装逡平?、頂板位移量均不大，頂板穩(wěn)定；巷道圍巖應(yīng)力變化較為穩(wěn)定；巷道內(nèi)部2m范圍內(nèi)的圍巖活動也不明顯。錨桿、錨索支護(hù)與噴漿、架棚形成了很好的互補(bǔ)作用，兩者的力學(xué)特性有機(jī)地結(jié)合，達(dá)到了控制巷道圍巖大變形的目的。使用錨桿聯(lián)合支護(hù)，加強(qiáng)了巷道的支護(hù)強(qiáng)度，使巷道圍巖基本穩(wěn)定，能保持巷道的基本形態(tài)，為工作面的回采提供了保障。

4 結(jié)論

利用煤礦頂板礦壓觀測站在已掘巷道設(shè)點采集礦壓數(shù)據(jù)，來分析巷道圍巖礦壓規(guī)律，是一個有效并且可靠地方法，然而，在對軟弱頂板時，需要根據(jù)現(xiàn)場實際做一些調(diào)整。在現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集中，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀獲得的數(shù)據(jù)可以很好的了解巖性和圍巖壓力現(xiàn)象的情況。由此，可以較為準(zhǔn)確的對頂板進(jìn)行分級，設(shè)計最合理的支護(hù)方式和參數(shù)。