综采面回采巷道矿压规律显现分析研究工学论文
摘要：根据综采面及上下顺槽布置的具体条件，采用现场实测的方法，对倾斜长壁综采面一次采全高过程中的回采巷道矿压显现规律进行了实测研究，分析了观测结果及巷道变形原因，从而得出了该条件下矿压显现的基本规律。
关键词：综采回采巷道 矿压显现
0 引言
随着煤炭工业的快速发展，形成“一井一面”或“一井两面”的高产高效矿井，矿井的产量越来越大，同时工作面生产设备向大型化、重型化、自动化方向趋势发展。因此，工作面的生产能力大大提高，工作面瓦斯涌出量相应增加，要求工作面配风风量必须增大，同时设备大型化要求回采巷道必须具有足够的断面尺寸，以便于设备在井下的移动，因而回采巷道的断面不可避免的需要增大，从而导致在回采过程中巷道围岩变形增大和矿压显现剧烈[1-3]。而综采面回采巷道的围岩变形与矿压显现规律的特点与普通采煤回采巷道又有不同[4-5]，下面对大采高综采面回采巷道的围岩变形特征及矿压显现规律作分析，得出其矿压显现的基本规律，为同类条件下采煤的巷道管理和支护具有指导和借鉴的意义。
1 工作面地质及开采技术条件
1213（1）工作面是某矿11-2煤层上采区的第一个回采工作面，东以Fs5断层为界，南以西一采区三条大巷保护煤柱为界，北至西一（11-2）上采区Fs217断层防水煤柱线。工作面区域内煤层总体构造形态呈单斜构造。煤层产状为：其走向在工作面的东段近东西向，倾向190°～200°，倾角6°～9°，局部地段到214#钻孔及以北，走向急转，跟该西顺槽方向一致，倾向105°～110°，倾角变缓为2°～4°，煤厚0.9～3.4m，平均厚度2.84m，煤层赋存较稳定，含有0.1～0.4m的泥岩夹矸。
该工作面运输顺槽、轨道顺槽共揭露断层40余条，断层落差均小于2m，多为煤层内的层滑构造。煤层直接顶厚3.4～6.8m，由泥岩、砂质泥岩并且夹有1～2层薄煤线组成。老顶为灰白色中细砂岩厚3.0～18.2m。直接底为厚2.7～8.95m灰～灰白色泥岩，中间夹一层11-1煤层。老底为4.65～19.75m灰白色粉细砂岩。
2 巷道观测测点布置
2.1 巷道表面变形测点布置 轨道巷侧自工作面切眼煤壁前方10米起开始布置巷道变形量观测断面，以后按5米间距布置观测断面。共布置20个观测断面，观测范围110米左右。
运输巷内自工作面切眼煤壁前方10米起按5米间隔布置7个测点，观测距离45米。每个断面内设定两帮方向和顶底板方向的位移基点。两帮方向选定锚杆端头作为基点，顶底方向埋置钢钎作为基点，用钢卷尺和测杆进行测读。由于工作面运输顺槽设备布置的原因，运输巷道围岩移近量只进行了顶底方向的观测。
2.2 超前支承压力观测 顺槽内自切眼煤壁10米起，每隔3－5米左右安装一块压力表，共安装5块压力表。随工作面推进前移压力表。观测和记录工作面前方30米范围内的超前支护单体压力。
3 回采工作面两巷矿压显现特点
3.1 巷道收敛量动态分析
（a，b）分别是运输顺槽中3、6两测点的顶底板累计移近量ΔH与距煤壁距离L/m之间的变化关系。随着工作面不断推进，巷道断面不断减小。
当测点距工作面43m左右时，巷道断面开始变化；当距离为28～23m时，巷道顶板相对移近速度明显加快，此后渐为平缓，在工作面16～12m时顶底板移近量第二次迅速增加，顶底板动态仪的观测也显示下沉加速，有30m处的3.25mm增加到28mm/d，观测中发现，该时间段内巷道围岩产生扰动，导致顶底板移近量增大。当距工作面只有5m时，巷道高度又迅速下降，ΔH值剧增，断面很快变小。
观测结果表明，运顺顶底板移近量具有阶段性：即在工作面前43m时开始收敛，28～23m、16～12m、及小于5m的三个阶段，顶底板移近速度较快，在其他范围内巷道高度变化则较为平缓。
轨道顺槽的观测与运输顺槽同步进行，(a，b)分别表示了轨道巷4＃、8＃测点的顶底板及两帮累计移近量Δ与距工作面距离L/m之间的变化关系。
分析其结果可知，轨顺顶底板移近量ΔH在距工作面53就有发生，但增加斜率较缓，随工作面的推进，值呈线性趋势，其变化范围在工作面前方53-45m内，这段时间巷道的变形只要是围岩体的软化及随时间发展的蠕变，受采动影响较小。当工作面推进到距测点36m左右时，ΔH增长的斜率开始加大，其增加的趋势是单调的，不像运顺的ΔH那样具有阶段性。 巷道两帮移近量与顶底板移近量观测同时进行。距工作面36m时，两帮移近量开始迅速增加，直到31m左右减弱，正好与顶底板移近量变化相吻合。
巷道变形的规律，总体是顶底垂直方向位移量大于两帮水平方向位移量。在观测范围内，轨道巷内的8＃测点，当它由最初位于工作面切眼煤壁前方53m退至煤壁前方8.4m时，两帮累计位移量92mm，顶底位移量为168mm。运输机巷的6＃测点，开始位于煤壁前方26m处，工作面推至测点2.5米时，顶底位移量为163mm.。这说明运输机巷受采动影响要大于轨道巷。
3.2 巷道变形速度动态分析 （a，b）分别是运输巷的顶底板的移近速度与时间的变化关系，运输机巷的顶底位移速度峰值出现在10月9日，这是由于靠工作面下端的老顶断裂下沉出现在10月8日14：00时以后，它的下沉量部分累计到了10月9日。
（a，b）分别是轨道顺槽的顶底板和两帮的移近速度与时间的变化关系，分析可知，在初放期间，轨道巷测点的顶底位移速度在10月8日出现一高峰，其后移近速度下降，这说明10月8日14：00之前工作面靠轨道巷侧老顶已经初次断裂下沉，它对巷道变形产生了明显作用。
3.3 巷道超前支护阻力分析 在初次放顶期间，对工作面轨道和运输机巷超前支护的单体压力进行了测定。
两巷单体压力为单峰曲线，峰值在靠煤壁前方8米左右。测得单体压力值，运输顺槽为2～8MPa，轨道顺槽为2～22MPa，分布非常不均匀，与单体的初撑力关系极大。
从单体压力运行曲线看，单体初撑之后都有一个压力下降过程，初撑力大于10MPa以上时，这种情况更为明显，4小时后压力稳定上升。这反映了煤层巷道支护的特性，单体支柱对煤层底板有一个压缩变形作用过程。综合来看，单体的初撑力保持在10MPa范围是合适的。
4 结论
4.1 运输顺槽断面缩小量具有阶段性。测点距工作面43M时，巷道开始收敛，距离28～23m时，顶底板的相对移近速度明显加快；距工作面16～12m处巷道高度急剧降低，相对移近量168mm。该段巷道围岩变形很大，巷道支架严重扭曲、损坏；之后巷道高度的变化比较平缓，当距工作面只有5m时，巷道高度的下降速度又有所增加，断面很快变小。
4.2 轨道顺槽高度改变量也在工作面前方50m时就存在，但比较平缓，随工作面推进ΔH值呈线性增长趋势，距工作面36m时，ΔH的增长速度加大，ΔH值不断呈单调趋势增加。
4.3 两巷单体压力为单峰曲线，峰值在靠煤壁前方8m左右。测得单体压力值，运输顺槽为2～8MPa，轨道顺槽为2～22MPa，回采期间应加强两巷超前支护管理。
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