綜采面回采巷道礦壓規(guī)律顯現(xiàn)分析研究工學(xué)論文
摘要：根據(jù)綜采面及上下順槽布置的具體條件，采用現(xiàn)場實測的方法，對傾斜長壁綜采面一次采全高過程中的回采巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了實測研究，分析了觀測結(jié)果及巷道變形原因，從而得出了該條件下礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律。
關(guān)鍵詞：綜采回采巷道 礦壓顯現(xiàn)
0 引言
隨著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，形成“一井一面”或“一井兩面”的高產(chǎn)高效礦井，礦井的產(chǎn)量越來越大，同時工作面生產(chǎn)設(shè)備向大型化、重型化、自動化方向趨勢發(fā)展。因此，工作面的生產(chǎn)能力大大提高，工作面瓦斯涌出量相應(yīng)增加，要求工作面配風(fēng)風(fēng)量必須增大，同時設(shè)備大型化要求回采巷道必須具有足夠的斷面尺寸，以便于設(shè)備在井下的移動，因而回采巷道的斷面不可避免的需要增大，從而導(dǎo)致在回采過程中巷道圍巖變形增大和礦壓顯現(xiàn)劇烈[1-3]。而綜采面回采巷道的圍巖變形與礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的特點與普通采煤回采巷道又有不同[4-5]，下面對大采高綜采面回采巷道的圍巖變形特征及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律作分析，得出其礦壓顯現(xiàn)的基本規(guī)律，為同類條件下采煤的巷道管理和支護(hù)具有指導(dǎo)和借鑒的意義。
1 工作面地質(zhì)及開采技術(shù)條件
1213（1）工作面是某礦11-2煤層上采區(qū)的第一個回采工作面，東以Fs5斷層為界，南以西一采區(qū)三條大巷保護(hù)煤柱為界，北至西一（11-2）上采區(qū)Fs217斷層防水煤柱線。工作面區(qū)域內(nèi)煤層總體構(gòu)造形態(tài)呈單斜構(gòu)造。煤層產(chǎn)狀為：其走向在工作面的東段近東西向，傾向190°～200°，傾角6°～9°，局部地段到214#鉆孔及以北，走向急轉(zhuǎn)，跟該西順槽方向一致，傾向105°～110°，傾角變緩為2°～4°，煤厚0.9～3.4m，平均厚度2.84m，煤層賦存較穩(wěn)定，含有0.1～0.4m的泥巖夾矸。
該工作面運輸順槽、軌道順槽共揭露斷層40余條，斷層落差均小于2m，多為煤層內(nèi)的層滑構(gòu)造。煤層直接頂厚3.4～6.8m，由泥巖、砂質(zhì)泥巖并且夾有1～2層薄煤線組成。老頂為灰白色中細(xì)砂巖厚3.0～18.2m。直接底為厚2.7～8.95m灰～灰白色泥巖，中間夾一層11-1煤層。老底為4.65～19.75m灰白色粉細(xì)砂巖。
2 巷道觀測測點布置
2.1 巷道表面變形測點布置 軌道巷側(cè)自工作面切眼煤壁前方10米起開始布置巷道變形量觀測斷面，以后按5米間距布置觀測斷面。共布置20個觀測斷面，觀測范圍110米左右。
運輸巷內(nèi)自工作面切眼煤壁前方10米起按5米間隔布置7個測點，觀測距離45米。每個斷面內(nèi)設(shè)定兩幫方向和頂?shù)装宸较虻奈灰苹c。兩幫方向選定錨桿端頭作為基點，頂?shù)追较蚵裰娩撯F作為基點，用鋼卷尺和測桿進(jìn)行測讀。由于工作面運輸順槽設(shè)備布置的原因，運輸巷道圍巖移近量只進(jìn)行了頂?shù)追较虻挠^測。
2.2 超前支承壓力觀測 順槽內(nèi)自切眼煤壁10米起，每隔3－5米左右安裝一塊壓力表，共安裝5塊壓力表。隨工作面推進(jìn)前移壓力表。觀測和記錄工作面前方30米范圍內(nèi)的超前支護(hù)單體壓力。
3 回采工作面兩巷礦壓顯現(xiàn)特點
3.1 巷道收斂量動態(tài)分析
（a，b）分別是運輸順槽中3、6兩測點的頂?shù)装謇塾嬕平喀與距煤壁距離L/m之間的變化關(guān)系。隨著工作面不斷推進(jìn)，巷道斷面不斷減小。
當(dāng)測點距工作面43m左右時，巷道斷面開始變化；當(dāng)距離為28～23m時，巷道頂板相對移近速度明顯加快，此后漸為平緩，在工作面16～12m時頂?shù)装逡平康诙窝杆僭黾樱數(shù)装鍎討B(tài)儀的觀測也顯示下沉加速，有30m處的3.25mm增加到28mm/d，觀測中發(fā)現(xiàn)，該時間段內(nèi)巷道圍巖產(chǎn)生擾動，導(dǎo)致頂?shù)装逡平吭龃�。�?dāng)距工作面只有5m時，巷道高度又迅速下降，ΔH值劇增，斷面很快變小。
觀測結(jié)果表明，運順頂?shù)装逡平烤哂须A段性：即在工作面前43m時開始收斂，28～23m、16～12m、及小于5m的三個階段，頂?shù)装逡平俣容^快，在其他范圍內(nèi)巷道高度變化則較為平緩。
軌道順槽的觀測與運輸順槽同步進(jìn)行，(a，b)分別表示了軌道巷4＃、8＃測點的頂?shù)装寮皟蓭屠塾嬕平喀づc距工作面距離L/m之間的變化關(guān)系。
分析其結(jié)果可知，軌順頂?shù)装逡平喀在距工作面53就有發(fā)生，但增加斜率較緩，隨工作面的推進(jìn)，值呈線性趨勢，其變化范圍在工作面前方53-45m內(nèi)，這段時間巷道的變形只要是圍巖體的軟化及隨時間發(fā)展的蠕變，受采動影響較小。當(dāng)工作面推進(jìn)到距測點36m左右時，ΔH增長的斜率開始加大，其增加的趨勢是單調(diào)的，不像運順的ΔH那樣具有階段性。 巷道兩幫移近量與頂?shù)装逡平坑^測同時進(jìn)行。距工作面36m時，兩幫移近量開始迅速增加，直到31m左右減弱，正好與頂?shù)装逡平孔兓辔呛稀?/p>
巷道變形的規(guī)律，總體是頂?shù)状怪狈较蛭灰屏看笥趦蓭退椒较蛭灰屏�。在觀測范圍內(nèi)，軌道巷內(nèi)的8＃測點，當(dāng)它由最初位于工作面切眼煤壁前方53m退至煤壁前方8.4m時，兩幫累計位移量92mm，頂?shù)孜灰屏繛?68mm。運輸機(jī)巷的6＃測點，開始位于煤壁前方26m處，工作面推至測點2.5米時，頂?shù)孜灰屏繛?63mm.。這說明運輸機(jī)巷受采動影響要大于軌道巷。
3.2 巷道變形速度動態(tài)分析 （a，b）分別是運輸巷的頂?shù)装宓囊平俣扰c時間的變化關(guān)系，運輸機(jī)巷的頂?shù)孜灰扑俣确逯党霈F(xiàn)在10月9日，這是由于靠工作面下端的老頂斷裂下沉出現(xiàn)在10月8日14：00時以后，它的下沉量部分累計到了10月9日。
�。╝，b）分別是軌道順槽的頂?shù)装搴蛢蓭偷囊平俣扰c時間的變化關(guān)系，分析可知，在初放期間，軌道巷測點的頂?shù)孜灰扑俣仍?0月8日出現(xiàn)一高峰，其后移近速度下降，這說明10月8日14：00之前工作面靠軌道巷側(cè)老頂已經(jīng)初次斷裂下沉，它對巷道變形產(chǎn)生了明顯作用。
3.3 巷道超前支護(hù)阻力分析 在初次放頂期間，對工作面軌道和運輸機(jī)巷超前支護(hù)的單體壓力進(jìn)行了測定。
兩巷單體壓力為單峰曲線，峰值在靠煤壁前方8米左右。測得單體壓力值，運輸順槽為2～8MPa，軌道順槽為2～22MPa，分布非常不均勻，與單體的初撐力關(guān)系極大。
從單體壓力運行曲線看，單體初撐之后都有一個壓力下降過程，初撐力大于10MPa以上時，這種情況更為明顯，4小時后壓力穩(wěn)定上升。這反映了煤層巷道支護(hù)的特性，單體支柱對煤層底板有一個壓縮變形作用過程。綜合來看，單體的初撐力保持在10MPa范圍是合適的。
4 結(jié)論
4.1 運輸順槽斷面縮小量具有階段性。測點距工作面43M時，巷道開始收斂，距離28～23m時，頂?shù)装宓南鄬σ平俣让黠@加快；距工作面16～12m處巷道高度急劇降低，相對移近量168mm。該段巷道圍巖變形很大，巷道支架嚴(yán)重扭曲、損壞；之后巷道高度的變化比較平緩，當(dāng)距工作面只有5m時，巷道高度的下降速度又有所增加，斷面很快變小。
4.2 軌道順槽高度改變量也在工作面前方50m時就存在，但比較平緩，隨工作面推進(jìn)ΔH值呈線性增長趨勢，距工作面36m時，ΔH的增長速度加大，ΔH值不斷呈單調(diào)趨勢增加。
4.3 兩巷單體壓力為單峰曲線，峰值在靠煤壁前方8m左右。測得單體壓力值，運輸順槽為2～8MPa，軌道順槽為2～22MPa，回采期間應(yīng)加強(qiáng)兩巷超前支護(hù)管理。
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