劉洛嘉,楊超峰,席志鵬

（1.河南大有能源常村煤礦,河南 義馬 472300；2.河南大有能源新安煤礦,河南 新安 471800）

河南能源義煤公司主采煤層為2-1煤和2-3煤。河南能源義煤公司常村煤礦深部受到上覆巖層懸臂形成的應(yīng)力和F16逆沖大斷層構(gòu)造應(yīng)力共同誘發(fā)的特厚煤層沖擊地壓的威脅， 21150工作面掘進(jìn)期間煤炮頻發(fā)，已經(jīng)出現(xiàn)了多次弱沖擊地壓事件，目前，常村煤礦面臨21采區(qū)深部開拓，其開采必定存在沖擊危險(xiǎn)。因此，摸清21150工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，對研究深部開采工作面之間煤柱尺寸的留設(shè)及工作面回采過程中采取有效的防沖措施具有重要意義。

1 21150綜放工作面概況

21150綜放工作面傾向長度為180m，走向長度為983m，可采儲量2.43Mt，工作面采深為680m，平均煤厚為11m，沿2～3煤底板掘進(jìn)，所采煤層為侏羅系中統(tǒng)下段義馬組2-3煤，為黑色長焰煤。工作面上下巷支護(hù)均采用錨網(wǎng)（索）架36u支架復(fù)合支護(hù)，支護(hù)凈斷面為18.5m2，支架下凈寬5.6m，凈高為4.1m，棚距為0.7～0.8m，頂幫讓壓距為0.5m，頂部背設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，采用背木絞架接頂；頂錨桿為Φ22×2500mm鋼筋錨桿，幫錨桿為Φ20×2500mm全螺紋錨桿，錨桿間排距為700mm×700mm，錨索為Φ17.8×8000mm，間排距為1.5m×1.5m，均配2390藥卷1套，掛金屬菱形網(wǎng)。在21150綜放工作面區(qū)段回風(fēng)平巷與上區(qū)段運(yùn)輸平巷之間留設(shè)12m的區(qū)段煤柱。

2 觀測內(nèi)容及測點(diǎn)布置

2.1 巷道斷面收縮率觀測

圖1 測點(diǎn)布置圖

如圖1所示，在巷道內(nèi)離工作面10m位置及40m位置處分別設(shè)置巷道兩幫、頂?shù)装逦灰茰y點(diǎn)，用米尺量測巷道斷面的變化量。

2.2 巷道內(nèi)頂板變形情況

如圖1所示，在巷道內(nèi)離工作面10m位置及40m位置處，孔徑42mm、孔深6m的鉆孔分別打于在每個觀測斷面頂板，頂板離層指示儀被安裝于鉆孔中，來測量頂板離層情況。

2.3 巷道煤壁的破壞情況監(jiān)測

如圖1所示，在巷道內(nèi)離工作面10m位置及40m位置處分別從巷道上幫向煤柱打孔，孔徑42mm、孔深10m，深基點(diǎn)位移計(jì)被安裝于鉆孔中，測點(diǎn)4個，煤柱外邊緣距其距離分別為2m、5m、8m、10m，測量煤柱距邊緣不同距離處的位移變化情況，主要觀測煤柱內(nèi)的位移變化規(guī)律。

3 礦壓觀測結(jié)果分析

3.1 巷道斷面收縮率監(jiān)測

巷道斷面收縮率可以用十字觀測法來觀測，監(jiān)測巷道上幫、下幫、頂?shù)装逡平课灰埔?guī)律。觀測結(jié)果圖2。

圖2 巷道各幫位移變化曲線

由圖2分析巷道斷面變化可得，當(dāng)工作面推進(jìn)至測點(diǎn)位置時，由于受采動的影響，工作面前方10m范圍內(nèi)巷道斷面變化劇烈。當(dāng)距離很大之后，頂板下沉量與下幫移近量均累積達(dá)到了130mm，并逐漸趨于穩(wěn)定，仍處于可控范圍內(nèi)。巷道的上幫在觀測的全過程中變形量很小，當(dāng)達(dá)到最大值15mm后一直保持該值不變。通過以上分析可得：巷道斷面受采動影響變化，不受采動影響的區(qū)域巷道穩(wěn)定。

3.2 巷道內(nèi)頂板變形情況觀測

通過在巷道內(nèi)設(shè)置的頂板離層指示儀可以實(shí)測巷道頂板的離層發(fā)育規(guī)律。觀測結(jié)果如圖3。

圖3 各測點(diǎn)頂板離層發(fā)育規(guī)律

從圖3可以看出，在工作面推過測點(diǎn)之前，1號測點(diǎn)和2號測點(diǎn)處的頂板離層值都很小，僅在5～7mm左右。當(dāng)工作面推過1號測點(diǎn)時，巷道頂板離層開始出現(xiàn)增長，并且到達(dá)最大值34mm穩(wěn)定。以后離層量不再增加。2號測點(diǎn)距離工作面更遠(yuǎn)些，因此在時間上2號測點(diǎn)頂板離層較1號測點(diǎn)更晚些，但其大致規(guī)律都相同。仍然是工作面推過2號測點(diǎn)時，巷道頂板離層開始出現(xiàn)增長，并且到達(dá)最大值33mm穩(wěn)定。以后離層量不再增加。工作面還未到達(dá)測點(diǎn)時的平均離層速度大約為0.23mm/m，工作面到達(dá)測點(diǎn)后的平均離層速度大約為0.75mm/m。從以上信息可以明顯得到，煤柱尺寸的留設(shè)起到了很大的作用，煤柱寬度合理[1-3]。

3.3 距工作面不同點(diǎn)處煤體位移變化規(guī)律。

由圖4可以看出，對于同一測點(diǎn)上距煤柱煤壁邊緣2m、5m、8m、10m點(diǎn)的位移呈現(xiàn)出增大的趨勢，并且每個基點(diǎn)處的位移都隨著采煤工作面向測點(diǎn)的趨近而逐漸增大，最后趨于穩(wěn)定。由圖4中可以看出，2m、5m基點(diǎn)的位移比較接近并且最大僅分別為37mm、42mm。而8m處的位移達(dá)到了64mm，10m處的最大位移達(dá)到了116mm。1號測點(diǎn)與2號測點(diǎn)深基點(diǎn)位移變化規(guī)律基本相同，僅因?yàn)?號測點(diǎn)距工作面較遠(yuǎn)的緣故，使的2號測點(diǎn)在時間上推遲幾日。由此可以基本推斷，煤柱靠近巷道部分的5m范圍內(nèi)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，這就保證了巷道的穩(wěn)定。而8m以后，尤其是10m外在采空區(qū)附近的煤柱的位移快速增加，表示此范圍內(nèi)的煤柱不穩(wěn)定。綜上所述，煤柱尺寸的留設(shè)起到了很大的作用，煤柱寬度合理。

圖4 各號測點(diǎn)深基點(diǎn)位移規(guī)律

4 結(jié)論

通過對21150工作面巷道斷面變形、巷道內(nèi)頂板變形情況、煤柱深部位移變化規(guī)律的檢測發(fā)現(xiàn)，區(qū)段煤柱的留設(shè)尺寸為12m是合理的，使得礦井安全生產(chǎn)條件大為改善，設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)條件改善，開機(jī)率明顯提高，而且實(shí)現(xiàn)了機(jī)軌合一，使得通風(fēng)、運(yùn)輸、行人條件持續(xù)改善，防災(zāi)抗災(zāi)能力增強(qiáng)，保證了礦井接替正常，對礦井實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、安全生產(chǎn)意義重大。

[1]王永秀,齊慶新.煤柱應(yīng)力分布規(guī)律的數(shù)值模擬分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù), 2004(10):121-125.

[5]王志磊.大傾角沿底掘進(jìn)綜放面區(qū)段煤柱合理參數(shù)研究[J].中州煤炭,2007(06):23-25.

[7]李洪武.綜放開采區(qū)段煤柱應(yīng)力分布及其尺寸優(yōu)化[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù),2007(08):50-55.