曾奕杰，梁圣華，張紹民

（中國礦業(yè)大學，北京 100083）

對巷道圍巖變形進行系統(tǒng)全面的礦壓觀測，獲得巷道變形基礎數(shù)據(jù)，是巷道支護設計的直接依據(jù)。賈郭煤礦礦井資源整合前，未進行過系統(tǒng)的地質(zhì)力學測試，僅憑經(jīng)驗確定支護方式，缺乏科學依據(jù)，所以要首先現(xiàn)場實測獲得一些現(xiàn)場數(shù)據(jù)，初步掌握巷道圍巖變形基本參數(shù)，奠定下一步工作的基礎。

1 測試內(nèi)容與方法

本次觀測旨在掌握不同支護方式下巷道圍巖變形特性、錨桿應力演化特性、頂板離層情況、巷道圍巖應力演化規(guī)律，根據(jù)分析監(jiān)測數(shù)據(jù)提出支護設計建議。

1）主要觀測內(nèi)容：根據(jù)賈郭煤礦具體地質(zhì)條件及支護方式，確定本次礦壓觀測的主要內(nèi)容如下：a.巷道表面位移。包括頂?shù)装逑鄬σ平俊㈨敯逑鲁亮?、底臌量、兩幫相對移近量、幫位移量等。b.巷道頂板離層。測量不同深度巷道頂板覆巖離層情況。c.錨桿受力監(jiān)測。包括不同方位錨桿托錨力演化情況。d.煤巖體應力監(jiān)測。包括不同深度巷道圍巖應力演化規(guī)律。e.鉆孔窺視監(jiān)測。測量巷道頂板、兩幫煤體裂隙發(fā)育情況。f.松動圈范圍測試。主要測量巷道頂板、兩幫松動圈擴展范圍，為合理支護方式選取提供依據(jù)。

2）測站布置：根據(jù)現(xiàn)場巷道掘進情況，選擇正在掘進的030401 順槽和北軌道大巷觀測，布置三個測站，測站1、2 布置在中位，測站3 布置在北軌道大巷中, 測站1 距迎頭30 m，測站2 距測站130 m，測站3 測站250 m；測站4 布置在北軌道大巷中，距迎頭30 m。030401順槽采用“錨桿+網(wǎng)+梯子梁”支護。左幫錨桿采用φ16 mm、L=1 600 mm 的玻璃鋼錨桿；右?guī)图绊斿^桿采用φ20 mm、L=2 200 mm 的螺紋鋼錨桿，間排距1 000×1 000 mm。網(wǎng)采用8 號鉛絲編制的菱形網(wǎng)，規(guī)格（長×寬）9 000×1 000 mm，梯子梁采用φ12 mm 的圓鋼制作。

2 測站1 的觀測結(jié)果分析

1）錨桿測力計的測量結(jié)果分析。見圖1，1 號測力計無變化，2 號測力計變化輕微，可認為其觀測范圍內(nèi)無變化，（1 號、2 號測力計由于觀測后期清理底板浮矸過程中損壞，造成數(shù)據(jù)部分缺失）。3 號測力計變化較明顯，總體變化趨勢為逐漸上升，初始狀態(tài)4 MPa，觀測結(jié)束應力增為6 MPa；3 號測力計位于頂板位置，隨著時間推移，頂板具有下沉趨勢，錨桿受力逐漸增加，錨桿作用明顯。4 號測力計在前50 d 范圍內(nèi)無變化，50～60 d 內(nèi)由1 MPa 增至2 MPa，之后趨于穩(wěn)定。5 號測力計變化輕微，視其為無變化。

圖1 測站1 錨桿測力計的測量結(jié)果

2）鉆孔應力計的測量結(jié)果分析。兩幫鉆孔應力計變化規(guī)律相似，經(jīng)變化后兩鉆孔的應力最終達到穩(wěn)定數(shù)值。由于鉆孔應力計安裝初期通過液壓泵加油，使其形成初始讀數(shù)，鉆孔應力計由于液壓油滲漏后出現(xiàn)示數(shù)逐漸降低現(xiàn)象，表明觀測范圍內(nèi)一直未收到圍巖應力的作用，說明圍巖穩(wěn)定性好，有利于巷道的維護工作。

3）頂板離層儀的測量結(jié)果分析。離層儀安裝第2天，錨固區(qū)范圍內(nèi)發(fā)生4 mm，錨固區(qū)范圍內(nèi)發(fā)生1 mm的離層量，之后頂板運動趨于穩(wěn)定，這與頂板位置（3號）錨桿測力計的變化趨勢相一致。

4）巷道變形的測量結(jié)果分析。巷道兩幫變形量觀測結(jié)果為0，在觀測范圍內(nèi)未發(fā)生變形。

5）松動圈的測量結(jié)果分析。見圖2，波速變化趨勢為首先逐漸增大，達到其峰值后逐漸降低，右?guī)蜏y區(qū)波速的波動較明顯，左幫、頂板位置波速的波動不明顯，根據(jù)波速峰值位置確定為松動圈的邊界原則，獲得頂板、左幫區(qū)域松動圈范圍0.8 m，右?guī)蛥^(qū)域松動圈范圍1.0 m。

圖2 測站1 松動圈測試的波速曲線

總結(jié)測站1 的觀測結(jié)果，除頂板位置錨桿測力計發(fā)生小幅度增長、頂板巖層發(fā)生少量離層外，巷道圍巖較穩(wěn)定，便于巷道維護。

3 測站2 的監(jiān)測結(jié)果分析

1）錨桿測力計的測量結(jié)果分析。見圖3，1 號測力計中間發(fā)生小幅波動，（視為誤差所致），故可將其視為無變化。2 號測力計變化較明顯，經(jīng)歷穩(wěn)定、降低、增高、降低、增高的變化過程，初始壓力3.5 MPa，第12 d 壓力降為3.0 MPa，經(jīng)短暫穩(wěn)定后壓力開始升高，于第34 d 升為3.5 MPa，又經(jīng)波動后于第81 d 穩(wěn)定為4.5 MPa。3 號測力計在第28～40 d 有明顯降低過程，是由于圍巖應力調(diào)整引起的錨桿應力的暫時降低所致。4 號測力計經(jīng)中間波動后趨于穩(wěn)定，因其波動幅度不大，將其視為人工讀數(shù)誤差的影響、未發(fā)生變化。

圖3 測站2 錨桿測力計的測量結(jié)果

2）鉆孔應力計的測量結(jié)果分析。鉆孔應力隨著時間的推移，總體趨勢逐漸降低；說明觀測范圍內(nèi)鉆孔應力計一直未受到圍巖應力的擠壓作用，圍巖巖性較穩(wěn)定。

3）頂板離層儀的測量結(jié)果分析。觀測范圍內(nèi)頂板巖層未發(fā)生離層現(xiàn)象，頂板較穩(wěn)定。

4）巷道圍巖變形的觀測結(jié)果分析。觀測范圍內(nèi)巷道圍巖未發(fā)生變形，巷道圍巖較穩(wěn)定。

5）松動圈的測量結(jié)果分析。見圖4，可以看出，波速的波動較明顯，根據(jù)波速峰值位置確定為松動圈的邊界原則，獲得右?guī)?、左幫區(qū)域松動圈范圍為0.8 m，頂板區(qū)域松動圈范圍為1.0 m。

圖4 測站2 松動圈測試波速曲線

4 測站3 的監(jiān)測結(jié)果分析

1）錨桿測力計的測量結(jié)果分析。見圖5，1 號測力計總體變化趨勢是逐漸降低。2 號測力計經(jīng)過中間14 天的降低后恢復穩(wěn)定。3 號測力計經(jīng)中間波動后趨于穩(wěn)定，最后穩(wěn)定數(shù)值較初始值低。4 號測力計有一讀數(shù)出現(xiàn)波動、出現(xiàn)次數(shù)單一，將其視為人工讀數(shù)誤差影響、壓力計未發(fā)生變化?？偨Y(jié)言之，1 號、3 號測力計為降低趨勢；2 號、4 號測力計為不變趨勢；說明圍巖穩(wěn)定性好，錨桿作用較穩(wěn)定。

圖5 測站3 錨桿測力計的測量結(jié)果

2）鉆孔應力計的測量結(jié)果分析。兩鉆孔應力總體變化趨勢為經(jīng)中間波動后逐漸降低，說明受圍巖擠壓作用不明顯，巷道圍巖較穩(wěn)定。

3）頂板離層儀測量結(jié)果分析。巷道頂板較穩(wěn)定，觀測范圍內(nèi)未發(fā)生離層現(xiàn)象。

4）巷道圍巖變形的觀測結(jié)果分析。觀測范圍內(nèi)巷道圍巖較穩(wěn)定，頂?shù)住蓭臀窗l(fā)生變形現(xiàn)象。

圖6 測站3 松動圈測試的波速曲線

5）松動圈的測量結(jié)果分析。見圖6，右?guī)?、頂板在圍巖深部1.0 m 位置波速達到峰值，左幫深部0.8 m 位置為波速峰值；據(jù)此獲得頂板、右?guī)蛥^(qū)域松動圈范圍為1.0 m，左幫區(qū)域松動圈范圍為0.8 m。

5 結(jié)束語

總結(jié)測站1、2、3 看出，巷道圍巖較穩(wěn)定，未發(fā)生明顯變形。測站1 中獲得頂板、左幫區(qū)域松動圈范圍0.8 m，右?guī)蛥^(qū)域松動圈范圍1.0 m。測站2 中獲得右?guī)汀⒆髱蛥^(qū)域松動圈范圍0.8 m，頂板區(qū)域松動圈范圍1.0 m。測站3 中獲得頂板、右?guī)蛥^(qū)域松動圈范圍1.0 m，左幫區(qū)域松動圈范圍0.8 m。根據(jù)圍巖松動圈厚度大小，對松動圈圍巖進行分類，賈郭煤礦屬于Ⅱ級穩(wěn)定圍巖類型，該類條件下短錨桿噴混凝土支護可滿足要求，因此，現(xiàn)有支護方式可以滿足現(xiàn)場安全生產(chǎn)要求。

[1] 韓天杰.影響煤巷支護效果因素淺析[J].礦業(yè)工程,2005,(04)∶21-22.

[2] 李永平.復雜地質(zhì)條件下的煤巷錨網(wǎng)支護技術[J].山西煤炭,2005,(02)∶21-22.

[3] 楊德傳.煤巷錨桿支護應用現(xiàn)狀研究理論及當前研究重點[J].煤礦開采,2005,(06)∶13-15,34.