趙善坤

(1.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 安全分院，北京 100013；2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(煤炭科學(xué)研究總院)，北京 100013；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083)

重復(fù)采動(dòng)下頂板含水巷道頂?shù)装遄冃螜C(jī)理及控制

趙善坤1,2,3

(1.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 安全分院，北京 100013；2.煤炭資源高效開采與潔凈利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(煤炭科學(xué)研究總院)，北京 100013；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083)

[摘要]針對(duì)內(nèi)蒙古巴彥高勒煤礦重復(fù)采動(dòng)下影響頂板含水層回風(fēng)巷道頂?shù)装遄冃屋^大的問(wèn)題，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及理論分析方法，通過(guò)分析巷道圍巖松動(dòng)圈的成因及影響因素，對(duì)巷道頂?shù)装遄冃屋^大的機(jī)理及控制措施進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：初次采動(dòng)影響時(shí)，支承壓力主要作用于護(hù)巷煤柱，巷道頂板松動(dòng)圈范圍較小，護(hù)巷煤柱應(yīng)力在巷道底板釋放導(dǎo)致局部的底鼓現(xiàn)象，但巷道頂?shù)装逭w變形不明顯；重復(fù)采動(dòng)影響時(shí)，巷道頂板承受支承壓力較大、兩幫應(yīng)力在底板釋放，頂?shù)装逅蓜?dòng)圈范圍擴(kuò)大，頂板松動(dòng)圈發(fā)育至含水層后，頂板水弱化頂?shù)装迕簬r體強(qiáng)度，導(dǎo)致頂?shù)装逅蓜?dòng)圈進(jìn)一步增大，巷道頂?shù)装遄冃屋^大；提出了相應(yīng)的巷道變形控制措施，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著。

[關(guān)鍵詞]重復(fù)采動(dòng)；頂板含水層；巷道變形；松動(dòng)圈

目前，組合拱理論、松動(dòng)圈理論、圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論等在巷道支護(hù)中得到了普遍使用[1-2]，但無(wú)論哪種理論，支護(hù)目標(biāo)均是對(duì)淺部松動(dòng)圍巖予以支護(hù)以保證深部彈塑性圍巖保持穩(wěn)定[3]。而巷道變形量大小是評(píng)價(jià)巷道支護(hù)效果的最直接依據(jù)，一些學(xué)者認(rèn)為工作面回采產(chǎn)生的支承壓力改變了圍巖受力，從而增大了巷道頂?shù)装遄冃瘟縖4]，一些學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)水將圍巖軟化進(jìn)而增大了巷道頂?shù)装遄冃瘟縖5-6]。對(duì)于重復(fù)采動(dòng)影響下頂板具有含水層的回采巷道，受采動(dòng)、水等多個(gè)因素影響時(shí)巷道頂?shù)装遄冃翁卣骷捌溆绊懺虻?，以往學(xué)者并未進(jìn)行深入的研究。

基于此，以內(nèi)蒙古巴彥高勒煤礦311102工作面為工程背景展開研究，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及理論分析方法，對(duì)頂板具有含水層的回風(fēng)巷道受重復(fù)采動(dòng)影響巷道頂?shù)装遄冃屋^大的機(jī)理進(jìn)行研究，并提出相應(yīng)的控制技術(shù)，以保證工作面的安全高效開采。

1工程概況

巴彥高勒煤礦3-1煤11盤區(qū)回采巷道采用雙巷掘進(jìn)，巷道間留設(shè)30m寬的護(hù)巷煤柱?；仫L(fēng)巷道用于本工作面回風(fēng)、運(yùn)料等，維護(hù)該巷道的穩(wěn)定對(duì)工作面的安全高效生產(chǎn)至關(guān)重要。

盤區(qū)內(nèi)工作面煤層賦存較穩(wěn)定，煤層厚度為4.8～6.21m，煤層傾角0～3°，直接頂為1～6m厚的砂質(zhì)泥巖，基本頂為10～37m厚的中粒砂巖，屬于含水層，工作面回采前將頂板水提前抽放。

回風(fēng)巷道沿3-1煤層底板掘進(jìn)，設(shè)計(jì)寬×高=5.4m×4.2m，矩形斷面。巷道全部布置在煤層中，巷道上方為0.6～2m的頂煤。巷道支護(hù)情況如圖1所示。頂板采用錨網(wǎng)索支護(hù)，頂板布置4根錨桿、2根錨索，兩幫各布置4根錨桿，頂板及兩幫鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，錨桿規(guī)格為φ20mm×2200mm的螺紋鋼，設(shè)計(jì)錨桿間距為1000mm，排距為1000mm，錨索規(guī)格為φ21.6mm×7300mm的鋼絞線，設(shè)計(jì)錨索間距為1600mm，排距為3000mm，鋼筋網(wǎng)采用φ6.5mm圓鋼，規(guī)格為100mm×100mm。

圖1　巷道斷面及支護(hù)

2巷道頂?shù)装遄冃渭绊敯逅蓜?dòng)圈特征

2.1巷道變形情況

為了分析采動(dòng)影響時(shí)的巷道變形特征，在311102工作面回采期間分別對(duì)311102工作面輔運(yùn)巷道(即311103工作面回風(fēng)巷道)及回風(fēng)巷道變形情況進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)巷道圍巖變形情況呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

(1)受初次采動(dòng)影響，回風(fēng)巷道頂板及兩幫變形不明顯，局部有底鼓，最大底鼓量超過(guò)0.5m。

(2)受重復(fù)采動(dòng)影響，回風(fēng)巷道頂?shù)装逡平枯^大，工作面前方100m范圍內(nèi)頂板下沉量較大，且巷道底鼓量較大，頂煤較破碎；回風(fēng)巷道兩幫移近量相對(duì)較小，工作面前方100m位置兩幫移近量不大，工作面前方50m位置凈寬仍達(dá)到4.5m以上。

(3)局部回風(fēng)巷道頂板有淋水現(xiàn)象，底板有積水。

2.2頂板松動(dòng)圈分布

由于巷道變形是圍巖松動(dòng)圈發(fā)育直接作用的結(jié)果，為了分析受采動(dòng)影響時(shí)回風(fēng)巷道松動(dòng)圈分布特征以確定頂板變形較大的原因，在311102工作面輔運(yùn)巷道及回風(fēng)巷道頂板分別布置多個(gè)鉆孔，通過(guò)鉆孔窺視儀對(duì)各測(cè)孔進(jìn)行跟蹤探測(cè)。

通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，初次采動(dòng)影響后，輔運(yùn)巷道頂板松動(dòng)圈在0～3m范圍內(nèi)，且裂隙較稀疏，頂煤有少量裂隙發(fā)育。重復(fù)采動(dòng)影響時(shí)，311102工作面回風(fēng)巷道超前工作面100m位置頂板松動(dòng)圈在0～4m范圍，且裂隙密集程度增大，超前工作面55m位置頂板松動(dòng)圈范圍為8m，且裂隙密集、圍巖破碎，頂煤裂隙較多，部分窺視結(jié)果見圖2。

圖2　頂板松動(dòng)圈觀測(cè)情況

窺視過(guò)程中觀測(cè)到頂板水從頂板較深處裂隙噴出，并將裂隙周邊巖體泥化，如圖3所示是頂板8.2m深裂隙噴水情況及圍巖泥化情況。

2.3巷道頂?shù)装遄冃卧虺醪椒治?/p>

通過(guò)以上現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，礦井現(xiàn)有的錨網(wǎng)索支護(hù)并不能有效地控制巷道頂?shù)装遄冃?，從巷道圍巖應(yīng)力環(huán)境及圍巖巖性綜合分析[7]，認(rèn)為工作面回采巷道頂?shù)装遄冃螄?yán)重的主要原因有以下幾個(gè)方面：

(1)巷道頂板留有0.6～2m的頂煤，在采動(dòng)影響下較破碎。

圖3　頂板圍巖泥化現(xiàn)象

(2)受采動(dòng)影響時(shí)，圍巖受力增大。

(3)頂板松動(dòng)圈高度較大，而頂板錨索長(zhǎng)度偏短，不能將下部破碎圍巖懸吊于上覆堅(jiān)硬穩(wěn)定巖層上。

(4)巷道頂板富含水，雖然已提前抽放，但局部區(qū)域頂板仍有少量水，水的存在改變了頂?shù)装迕簬r體力學(xué)性質(zhì)。

由于松動(dòng)圈的存在是引起巷道變形的前提[3]，因此要研究回風(fēng)巷道變形機(jī)理，需分析圍巖松動(dòng)圈的形成原因及圍巖松動(dòng)圈的影響因素。

3巷道變形機(jī)理

3.1圍巖松動(dòng)圈成因

結(jié)合以往學(xué)者研究結(jié)果[8]可知，三向壓縮狀態(tài)下圍壓越大，巖石的強(qiáng)度越大，且?guī)r石的單軸抗壓強(qiáng)度明顯弱于三軸壓縮強(qiáng)度。

巷道開挖后，一個(gè)方向應(yīng)力解除，巷道淺部圍巖三向壓縮狀態(tài)改變，由于圍壓減小導(dǎo)致圍巖強(qiáng)度降低，在原地應(yīng)力作用下，巷道淺部圍巖將發(fā)生塑性破壞，直至破碎狀態(tài)。

結(jié)合彈性力學(xué)基礎(chǔ)理論[9]，對(duì)于如圖4所示的厚壁矩形均質(zhì)薄板，距孔中心r處徑向壓力、切向壓力為

(2)

式中，a為薄板內(nèi)部圓孔半徑；q1，q2為薄板四周所受均布載荷；r及θ表示薄板上各個(gè)方位點(diǎn)的坐標(biāo)，r為各個(gè)方位點(diǎn)距圓孔中心的距離，θ為各個(gè)方位點(diǎn)與x軸正方向的夾角，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為正。

圖4　巷道圍巖受力情況

對(duì)于圓形巷道，若采取一定的支護(hù)方式后最后保持巷道的穩(wěn)定，巷道周邊不同深度圍巖破壞情況不同，此時(shí)可以將巷道周邊圍巖假設(shè)為非均質(zhì)材料，因此巷道圍巖應(yīng)力隨r的變化趨勢(shì)與公式(1)、(2)相類似，隨著r的增大，巷道圍巖徑向壓應(yīng)力及切向壓應(yīng)力均逐步增大。圍壓的增大強(qiáng)化了圍巖強(qiáng)度，因而巷道深部圍巖在發(fā)生塑性破壞之后能夠保持穩(wěn)定，而不向破碎狀態(tài)轉(zhuǎn)變，更深部圍巖圍壓進(jìn)一步增大，處于彈性狀態(tài)。破碎圍巖即為圍巖松動(dòng)圈，因而只要能保證破碎圍巖、塑性破壞圍巖穩(wěn)定，巷道即可保持穩(wěn)定。

結(jié)合以上分析可知，圍巖松動(dòng)圈范圍是圍巖受力與圍巖強(qiáng)度共同決定的，根據(jù)以往學(xué)者研究結(jié)果，圍巖松動(dòng)圈的大小L由圍巖應(yīng)力P與圍巖強(qiáng)度R間的相對(duì)關(guān)系決定，L=f(P，R)。

巷道采用錨網(wǎng)索支護(hù)即是為了促進(jìn)淺部破碎圍巖的穩(wěn)定，進(jìn)而增大深部圍巖圍壓，強(qiáng)化深部圍巖強(qiáng)度，從而保證巷道的穩(wěn)定。

與圓形巷道相比，矩形巷道四個(gè)角存在較大的應(yīng)力集中，但是從整體上來(lái)看，以上針對(duì)圓形巷道的分析對(duì)矩形巷道而言顯然也成立。

3.2圍巖松動(dòng)圈影響因素

3.2.1巷道斷面大小

由公式(1)、(2)可知，多個(gè)孔徑不同的均質(zhì)彈性體，具有某一相同徑向壓應(yīng)力、切向壓應(yīng)力的位置與孔中心的距離r隨孔徑a的增大而增大。對(duì)于非均質(zhì)體的巷道圍巖也將呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，因此深部處于彈塑性狀態(tài)的圍巖達(dá)到某一徑向壓應(yīng)力、切向壓應(yīng)力所需的半徑r隨孔徑a的增大而增大。由此可知，圓形巷道孔徑越大，圍巖彈塑性區(qū)域分布范圍越深，松動(dòng)圈范圍越大。

顯然以上分析對(duì)矩形巷道也成立，因此巷道斷面越大，圍壓松動(dòng)圈越發(fā)育。

3.2.2采動(dòng)應(yīng)力

隨著工作面推進(jìn)，在采動(dòng)影響下巷道圍巖應(yīng)力增大，由于圍巖應(yīng)力與圍巖強(qiáng)度對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)生變化，內(nèi)部塑性區(qū)圍巖繼續(xù)向破碎巖石轉(zhuǎn)變，塑性區(qū)向圍巖深部發(fā)展，因而松動(dòng)圈范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.2.3水的影響

水對(duì)圍巖松動(dòng)圈的影響主要表現(xiàn)為降低圍巖強(qiáng)度。若巷道圍巖含黏性礦物較多，圍巖遇水時(shí)將崩解、膨脹，此外圍巖遇水后易軟化，這些均將弱化圍巖強(qiáng)度，圍巖應(yīng)力與自身強(qiáng)度對(duì)應(yīng)關(guān)系改變后，圍巖松動(dòng)圈進(jìn)一步發(fā)育。

3.3圍巖松動(dòng)圈對(duì)巷道支護(hù)的要求

巷道變形是圍巖松動(dòng)圈范圍與巷道支護(hù)能力共同作用的結(jié)果，結(jié)合以上分析結(jié)果可知，要使巷道圍巖保持較高的穩(wěn)定性，必須對(duì)淺部松動(dòng)圍巖施加足夠的支護(hù)，保證淺部破碎圍巖的穩(wěn)定，進(jìn)而保證深部彈塑性圍巖的穩(wěn)定，從而抑制松動(dòng)圈的繼續(xù)發(fā)展，減小巷道變形量[10-15]。

3.4變形機(jī)理分析

結(jié)合以上分析可知，隨著回風(fēng)巷道斷面增大，巷道圍巖松動(dòng)圈增大，但采動(dòng)影響前巷道圍巖松動(dòng)圈范圍仍相對(duì)較小，對(duì)于頂板圍巖較完整的巷道，現(xiàn)有的錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)完全能滿足支護(hù)要求，因此巷道保持較高的穩(wěn)定性。

當(dāng)回采巷道采用雙巷掘進(jìn)且護(hù)巷煤柱較寬時(shí)，臨近工作面回采產(chǎn)生的采動(dòng)應(yīng)力主要由護(hù)巷煤柱承擔(dān)，巷道頂板圍巖應(yīng)力增幅不大，因而初次采動(dòng)影響時(shí)頂板松動(dòng)圈變化較小，現(xiàn)有的錨網(wǎng)索支護(hù)可以滿足頂板支護(hù)要求，巷道變形較小。重復(fù)采動(dòng)影響時(shí)回風(fēng)巷道受臨近采空區(qū)側(cè)向支承壓力及本工作面超前支承壓力的雙重影響，巷道頂板圍巖應(yīng)力增幅較大，巷道頂板圍巖松動(dòng)圈擴(kuò)大。若頂板具有含水層且松動(dòng)圈導(dǎo)通含水層，遺留的頂板水通過(guò)頂板裂隙流出并將降低圍巖的強(qiáng)度，進(jìn)一步增大松動(dòng)圈范圍，因而相比初次采動(dòng)影響時(shí)，重復(fù)采動(dòng)影響下的回風(fēng)巷道頂板松動(dòng)圈大幅度擴(kuò)大。若此時(shí)錨桿、錨索錨固端位于圍巖破碎區(qū)域內(nèi)，則錨桿、錨索將與圍巖同時(shí)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致巷道頂板變形較大，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生冒頂事故。

由于護(hù)巷煤柱較寬時(shí)，臨近工作面采動(dòng)應(yīng)力主要由護(hù)巷煤柱承擔(dān)，部分煤柱應(yīng)力將通過(guò)巷道底板釋放，因而底板松動(dòng)圈有所擴(kuò)大，巷道底板局部有底鼓現(xiàn)象。重復(fù)采動(dòng)影響時(shí)，臨近采空區(qū)側(cè)向支承壓力及本工作面采動(dòng)應(yīng)力的影響，積聚于巷道兩幫的更多的應(yīng)力將通過(guò)底板釋放，因而重復(fù)采動(dòng)影響時(shí)底板松動(dòng)圈進(jìn)一步發(fā)育，巷道呈現(xiàn)更大的底鼓量。此外，頂板水通過(guò)底板松動(dòng)圈進(jìn)入深部塑性區(qū)域，降低圍巖強(qiáng)度，導(dǎo)致底板松動(dòng)圈范圍將進(jìn)一步加大，導(dǎo)致底鼓更加嚴(yán)重。

3.5現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例

巴彥高勒煤礦311102工作面回風(fēng)巷道頂板留有0.6～2m的頂煤，直接頂屬于1～6 m的砂質(zhì)泥巖，由于巷道斷面較大，因此采動(dòng)影響前，巷道頂板松動(dòng)圈范圍較大，介于0～1.5m之間，但現(xiàn)有的錨網(wǎng)索支護(hù)能夠達(dá)到較好的支護(hù)效果，因此巷道較穩(wěn)定。由于護(hù)巷煤柱較寬為30m，初次采動(dòng)影響時(shí)，支承壓力大部分由護(hù)巷煤柱承擔(dān)，巷道頂板圍巖應(yīng)力增幅較小，因而巷道頂板松動(dòng)圈僅有小量擴(kuò)大。由于護(hù)巷煤柱應(yīng)力通過(guò)底板釋放，導(dǎo)致巷道局部底鼓量較大，在一些區(qū)域巷道最大底鼓量超過(guò)0.5m。重復(fù)采動(dòng)影響時(shí)巷道頂板受力增幅較大，因而頂板松動(dòng)圈范圍大幅度增大，松動(dòng)圈導(dǎo)通上覆含水層，遺留的頂板水降低圍巖強(qiáng)度，進(jìn)一步增大了松動(dòng)圈范圍，導(dǎo)致巷道松動(dòng)圈增至0～8m范圍，目前回風(fēng)巷道采用7.3m錨索不能有效地保證松動(dòng)范圍的穩(wěn)定，因而巷道頂板變形嚴(yán)重。重復(fù)采動(dòng)影響時(shí)巷道兩幫應(yīng)力大部分通過(guò)巷道底板釋放，因此巷道底板松動(dòng)圈擴(kuò)大，頂板水流入底板并降低了底板圍巖強(qiáng)度，進(jìn)一步增大了底板松動(dòng)圈范圍，因而巷道底板變形嚴(yán)重。

通過(guò)以上分析可知，初次采動(dòng)影響時(shí)回風(fēng)巷道頂?shù)装逅蓜?dòng)圈擴(kuò)大幅度較小，因而頂?shù)装遄冃屋^小。但是重復(fù)采動(dòng)影響時(shí)，受采動(dòng)應(yīng)力較大及頂板水弱化圍巖強(qiáng)度等因素的共同作用，促進(jìn)了回風(fēng)巷道頂?shù)装逅蓜?dòng)圈的發(fā)育，最終導(dǎo)致巷道頂?shù)装遄冃屋^大，因此急需提出相應(yīng)的措施以減小巷道頂?shù)装遄冃瘟俊?/p>

4巷道變形控制措施及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1控制措施

由上述分析可知，初次采動(dòng)影響時(shí)回風(fēng)巷道頂?shù)装逅蓜?dòng)圈范圍增幅不明顯，若巷道底鼓比較嚴(yán)重，僅需對(duì)底鼓段進(jìn)行處理。重復(fù)采動(dòng)影響時(shí)，采動(dòng)及水等原因?qū)е孪锏理數(shù)装遄冃屋^大，因此從以下幾個(gè)方面提出了頂?shù)装遄冃慰刂拼胧?/p>

(1)確定合理的頂板錨索長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)松動(dòng)圈觀測(cè)結(jié)果確定合理的頂板錨索長(zhǎng)度，對(duì)目前正在服務(wù)的回采巷道進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，并對(duì)正在掘進(jìn)的回風(fēng)巷道支護(hù)方式進(jìn)行優(yōu)化。

(2)底板支護(hù)采用錨索支護(hù)底板，抑制底板松動(dòng)圈范圍的擴(kuò)大，從而減小底鼓量。

(3)避免水對(duì)圍巖強(qiáng)度的弱化探放水應(yīng)徹底，并及時(shí)將回風(fēng)巷道底板積水排出，避免頂板遺留水對(duì)頂?shù)装鍑鷰r強(qiáng)度的弱化作用。

(4)及時(shí)處理底鼓及時(shí)將巷道底鼓部分進(jìn)行處理，以增大巷道通風(fēng)斷面積。

4.2現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

初次采動(dòng)影響時(shí)，巴彥高勒煤礦311102工作面輔運(yùn)巷僅局部底鼓較大，可采取及時(shí)處理底板措施。311102工作面回風(fēng)巷道受重復(fù)采動(dòng)影響時(shí)頂?shù)装遄冃螄?yán)重，且相對(duì)于頂板變形，底鼓量較小，通過(guò)及時(shí)處理底鼓地段即可保證工作面回采，從安全高效生產(chǎn)及控制成本的角度考慮，回風(fēng)巷道頂板控制是礦井面臨的重點(diǎn)問(wèn)題，巷道頂板松動(dòng)范圍較大，若不采取有效措施容易造成冒頂事故，因而最終確定在回風(fēng)巷道采用及時(shí)清理底鼓巖石、頂板補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的措施。結(jié)合松動(dòng)圈觀測(cè)結(jié)果及理論分析，最終確定采用φ21.6mm×9300mm錨索對(duì)頂板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，錨索間距為1600mm，排距為3000mm，及時(shí)抽放底板積水。

采動(dòng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)顯示工作面前方140m位置回風(fēng)巷道已進(jìn)入重復(fù)采動(dòng)影響范圍，因此對(duì)補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)前后重復(fù)采動(dòng)影響范圍內(nèi)巷道頂?shù)装遄冃芜M(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果如圖5所示。從圖5中可以看出，補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)前工作面每推進(jìn)10m頂?shù)装逡平?0～105mm，補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)后工作面每推進(jìn)10m頂?shù)装逡平?0～60mm，補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)后巷道頂?shù)装逡平俣让黠@減小，回風(fēng)巷道頂?shù)装遄冃蔚玫搅擞行Э刂啤?/p>

圖5　補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)前后巷道頂?shù)装遄冃?/p>

6結(jié)論

(1)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，巴彥高勒煤礦311102工作面回風(fēng)巷道頂?shù)装遄冃屋^大；初次采動(dòng)影響時(shí)工作面輔運(yùn)巷道頂板松動(dòng)圈為0～3m范圍，底鼓較明顯，重復(fù)采動(dòng)影響回風(fēng)巷道頂板松動(dòng)圈范圍為0～8m，底鼓量增大；且頂板裂隙中有水噴出，底板有積水；基于以上現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)情況對(duì)回風(fēng)巷道頂?shù)装遄冃屋^大的原因作了初步分析。

(2)基于彈性力學(xué)基本理論分析了圍巖松動(dòng)圈成因，并分析了巷道斷面大小、采動(dòng)及水對(duì)圍巖松動(dòng)圈發(fā)育的影響，從而確定了重復(fù)采動(dòng)頂板含水巷道頂?shù)装遄冃屋^大的機(jī)理，并結(jié)合巴彥高勒煤礦條件進(jìn)行了驗(yàn)證。

(3)針對(duì)頂?shù)装遄冃螜C(jī)理，提出了相應(yīng)的控制措施，在巴彥高勒煤礦應(yīng)用效果顯著。

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[責(zé)任編輯：王興庫(kù)]

Roof and Floor Deformation Principle and Controlling of Roadway with Aquifer Roof under Repeated Mining

ZHAO Shan-kun1，2，3

(1.Mine Safety Technology Branch of China Coal Research Institute，Beijing 100013 China；2.State Key Laboratory of Coal Resource High Effective Mining & Clean Utilization(China Coal Research Institute)，Beijing 100013，China；3.Mechanics & Civil Engineering School，China University of Mining and Technology(Beijing)，Beijing 100083，China)

Abstract：In order to solving the problems of roof and floor large deformation of air return way with roof aquifer under repeated mining of Bayangaole coal mine in Inner Mongolia，the reasons and influence elements of roadway loose circle formed were studied by filed testing and theory analysis，then principle and controlling method of large deformation in roadway floor were studied.The results showed that the abutment pressure acted on the chain pillar under first mining influence，the loose circle scope in roadway roof was small，regional floor heave appeared that induced by chain pillar stress released from roadway floor，but integral deformation of floor was small，under repeated mining，abutment pressure was large in roof，two sides stress released from the floor，loose circle scope in roof and floor increased obviously，coal strength decreased obviously as roof water when the loose circle developed into aquifer strata，then the loose circle scope in roof and floor increased future，the controlling method of anti roadway deformation was put forward，and filed testing results was obviously.

Key words：repeat mining；aquifer roof；roadway deformation；loose circle

[收稿日期]2015-11-05[DOI]10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2016.03.017

[基金項(xiàng)目]國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973)資助項(xiàng)目(2010CB226806);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51174112，51404140,51304117，51574150);煤炭資源開采與環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目(2010DQ305023)

[作者簡(jiǎn)介]趙善坤(1982-)，男，遼寧葫蘆島人，博士研究生，助理研究員，主要從事煤礦安全及沖擊地壓防治相關(guān)技術(shù)與研究工作。

[中圖分類號(hào)]TD322.1

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1006-6225(2016)03-0063-05

[引用格式]趙善坤.重復(fù)采動(dòng)下頂板含水巷道頂?shù)装遄冃螜C(jī)理及控制[J].煤礦開采，2016，21(3)：63-67.

頂板具有含水層的回風(fēng)巷道受重復(fù)采動(dòng)影響巷道頂?shù)装遄冃屋^大，對(duì)回采巷道頂板的穩(wěn)定性、通風(fēng)、運(yùn)料、行人等產(chǎn)生了一定影響。