丁集煤矿蹬空工作面矿压观测分析

丁集煤矿蹬空工作面矿压观测分析

袁真

淮沪煤电公司丁集煤矿 安徽淮南 232000

摘要：针对丁集煤矿1282(3)蹬空工作面围岩地质条件复杂，后期受采动影响工作面围岩变形严重的情况，为了检测巷道支护的质量，对工作面和巷道围岩进行位移、应力以及裂隙监测，以获得了围岩变形规律，监测结果表明围岩整体支护效果良好，观测结果对后期周边工作面开采具有良好的指导作用。

一、项目概况

1282(3)综采工作面下部为1422(1)采空区，其中：1282(3)运输顺槽和轨道顺槽分别内错布置，距1422(1)采空区15m和40m。因此，1282(3)综采工作面属于典型的上行开采问题，而且在开掘1282(3)综采工作面两巷时，它下方的1412(1)综采工作面正在回采，所以1282(3)综采工作面巷道在掘进期间，尤其是1282(3)综采工作面轨道顺槽，其巷道围岩仍处在剧烈运动期内，从而导致1282(3)工作面巷道支护异常困难。

1282(3)综采工作面是淮沪煤电有限公司丁集煤矿的主采工作面，该面巷道的支护好坏将直接影响到丁集煤矿的安全生产。因此开展近距离下采上掘蹬空工作面矿压规律分析具有重要的应用价值和现实意义。

二、1282（3）蹬空工作面矿压观测内容

1282（3）蹬空面巷道矿压观测内容主要包括围岩表面位移、顶板离层、锚杆锚索载荷及巷道围岩钻孔窥视观测等。

1282（3）蹬空面巷道矿压观测内容及仪器一览表

三、1282（3）蹬空工作面巷道矿压观测结果分析

（1）掘进期间巷道围岩表面位移量

1282（3）蹬空面轨道顺槽共设16个顶底板和两帮移近量测站、运输顺槽共设12个顶底板和两帮移近量测站。

通过现场监测看出，1282(3)轨顺外段在掘进初期（20天以内）变形明显，此阶段巷道顶底板移近量350～400mm，两帮移近量210～250mm；整个矿压观测期间，巷道顶底板移近量460～500mm，两帮移近量300～400mm；

1282(3)轨顺里段在掘进初期（25天左右）变形明显，此阶段巷道顶底板移近量450～500mm，两帮移近量350～400mm；整个矿压观测期间，巷道顶底板移近量750～800mm，两帮移近量550～600mm；

1282(3)运顺在掘进初期即20～25天，巷道顶底板移近量300～380mm，两帮移近量200～250mm；整个矿压观测期间，巷道顶底板移近量450～500mm，两帮移近量350～375mm。

（2）动压影响期间巷道围岩表面位移量

为了分析1282（3）轨顺受1412（1）工作面回采动压影响的矿压显现特征，在距轨顺外段距拔门口600～850m区段共设置了3组巷道围岩表面位移测站，对该段巷道围岩变形情况进行了观测，通过现场监测看出：

1）B2测点设置时距1412（1）工作面平距为255m，当1412（1）工作面回采约20天后，测点距1412（1）工作面平距为140m时，巷道围岩变形开始缓慢增加。

2）当1412（1）工作面回采约48天后，相当于工作面采过B2测点平距约10m，此时巷道围岩变形开始急剧增加；当工作面采过测点平距约180m后，巷道围岩变形相对减缓，但仍以一定速度变形；当工作面采过测点约350m后，1412（1）上覆岩层运动趋于相对稳定状态，布置在上覆岩层中的巷道围岩变形也进一步趋于缓和至相对稳定状态，此时巷道顶底板移近量为1885mm（其中，底鼓量为985mm、顶板下沉量为215mm），两帮移近量为755mm。

（3）本煤层工作面回采期间巷道围岩表面位移量

通过现场监测看出，回采期间，1282（3）轨顺受工作面采动影响范围为85～90m，剧烈影响范围为50～60m，在采动影响期间巷道顶底板和两帮移近量分别约为850mm和530mm；

回采期间，1282（3）运顺受工作面采动影响范围为75～80m，剧烈影响范围为50～60m，在采动影响期间巷道顶底板和两帮移近量分别约为890mm和620mm。

（4）顶板离层

通过现场监测看出，位于轨顺外段不受动压影响的4个测站，巷道顶板基本上没有离层现象；位于巷道里段6个测站，因巷道在1412（1）工作面回采后掘进，避开了强动压影响，所以巷道顶板只发生了微弱离层现象，顶板浅部岩层离层量为10～16mm，深部岩层离层量为0～6mm，6m范围内岩层总离层量平均为10～22mm；位于巷道中段的6个测站，因直接受1412（1）工作面回采动压影响，所以该段巷道顶板浅部岩层离层量较大，浅部最大离层量超过180mm，然而由于在工作面回采动压影响过程中及时进行动态加固（断锚索及时补打，同时加补加固锚索），所以顶板离层没有向深部发展。

（5）锚杆、锚索载荷

为了分析1282（3）蹬空面锚索网支护巷道受下采工作面影响时锚杆、锚索的受力状况，在距1282（3）轨顺外段约820m位置的8测站（距轨顺外段迎头停头位置约220m）设置顶帮锚杆锚索载荷测点。通过现场监测数据可以看出，巷道掘进初期20天时间内，锚杆锚索载荷增阻迅速，25天后趋于稳定；当1412（1）工作面推进距测点平距40m时，巷帮锚杆、锚索及顶板锚索载荷均显著增加，但顶板锚杆载荷基本上没有发生变化；当工作面采过测点240m后，帮部锚杆及锚索载荷达到相对稳定状态，但顶板锚杆和锚索受力却出现了相反的趋势，顶板锚索载荷继续增加，但顶板锚杆载荷却出现下降趋势，究其原因是由于顶板锚杆锚固范围内浅部岩层出现了离层现象，而此时压力向锚索传递，从而导致锚索载荷继续增加；当1412（1）工作面采过测点近350m后，锚索载荷也基本上呈现稳定状态。

四、1282（3）蹬空工作面切眼矿压观测结果分析

（1）顶底板和两帮移近量

由现场观测数据看出，在190天的观测时间内，未扩面侧帮位移量为278mm，顶底板位移量为522mm，其中导峒施工时未扩面侧帮位移量为195mm、切眼顶底板位移量为370mm；切眼二次扩面时未扩面侧帮为83mm、顶底板位移量为152mm，切眼导硐施工及二次扩面时顶底板及未扩面侧帮位移量均不大，说明该切眼锚索网与单体挑棚联合支护效果明显。

（2）顶板离层

通过现场监测看出，1282（3）综采面切眼B2测站浅部围岩离层主要发生在切眼导硐初期和扩面阶段，切眼导硐阶段顶板浅部岩层离层量为12mm，扩面阶段顶板浅部岩层离层量增加5mm，在整个服务时间内切眼B3测站顶板浅部岩层离层量累计为17mm，深部岩层没有发生离层现象，说明顶板锚索有效控制了深部岩层离层的发生。

五、矿压观测总结分析

通过对丁集矿1282（3）综采面轨顺、运顺及切眼矿压观测可以得出如下结论：

1）1282(3)轨顺不受动压影响区段，受本巷道掘进影响时间一般为15～20天，在此期间内巷道顶底板和两帮移近量分别为350～400mm和210～250mm。

2）1282(3)轨顺弱动压影响区段，受本巷道掘进影响时间一般为25～30天，在掘进影响期间内，巷道顶底板和两帮移近量分别为450～500mm和350～400mm。

3）1282(3)运顺受掘进影响时间一般为20～25天，之后巷道围岩变形逐渐降低并处于相对稳定状态，在掘进影响期间内，巷道顶底板和两帮移近量分别为300～380mm和200～250mm。

4）1282（3）蹬空面轨顺受1412（1）工作面采动影响范围为超前工作面140m、滞后工作面350m；剧烈影响范围为滞后工作面10～180m，在剧烈影响期间内巷道顶板下沉量为215mm、底鼓量为985mm、两帮移近量为380mm，说明下采工作面对上掘巷道影响主要以底鼓为主，其次是两帮移近和顶板下沉。

5）回采期间，1282（3）轨顺和运顺受本工作面采动影响范围及影响程度基本相近，其主要区别在于轨顺受本工作面采动影响范围较运顺稍大。轨顺受工作面采动影响范围为85～90m，剧烈影响范围为50～60m，在采动影响期间巷道顶底板和两帮移近量分别约为850mm和530mm；运顺受工作面采动影响范围为75～80m，剧烈影响范围为50～60m，在采动影响期间巷道顶底板和两帮移近量分别约为890mm和620mm。

6）轨顺不受动压影响区段，顶板基本上没有离层现象；轨顺弱动压影响区段，顶板浅部岩层发生了微弱离层，离层量为10～16mm；轨顺强动压影响区段，顶板浅部岩层均发生了离层，浅部最大离层量超过180mm，然而由于在工作面回采动压影响过程中及时进行了动态加固，所以该区段顶板深部岩层没有发生明显离层现象。没有向深部发展。

7）锚杆锚索载荷观测结果表明，在掘进影响期间内锚杆锚索载荷缓慢增加；在强动压影响区域内，巷帮锚杆、锚索及顶板锚索载荷均显著增加、呈现出强增阻状态，但顶板锚杆载荷不仅没有增加，甚至还出现了下降趋势，其主要原因是由于顶板锚杆锚固范围内浅部岩层出现了离层现象，而此时压力向锚索传递，从而导致锚杆载荷降低、锚索载荷增加现象。

8）1282（3）综采面切眼仅顶板浅部岩层出现微弱离层现象，深部岩层没有出现离层，说明切眼支护状况良好。

六、小结

通过对丁集煤矿1282(3)蹬空工作面和巷道围岩进行位移、应力以及裂隙监测，获得了围岩变形规律，通过分析可知，工作面和巷道围岩整体支护效果良好，观测结果对后期周边工作面开采具有良好的指导作用。

作者简介：袁真，1984年9月生，硕士研究生，2014年毕业于安徽理工大学能源与安全学院矿业工程专业，现工作于淮沪煤电有限公司丁集煤矿，现为丁集煤矿副总工程师。