張晶

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2.同煤集團同家梁礦，山西 大同 037003）

綜采工作面在過上覆采空區(qū)遺留煤柱影響區(qū)時，其礦壓規(guī)律需要認真研究。本文針對綜采工作面過煤柱開采時的巷道圍巖變形數(shù)據(jù)進行觀測和分析，總結(jié)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，為安全開采和支護提供可靠的依據(jù)。

1 概述

同家梁礦81015工作面位于410盤區(qū)中部，煤層偽頂為粉砂巖（厚度0～3m），直接頂為粉砂巖（厚度1.5～3m），老頂為粉細砂巖（厚度＞10m），直接底為粉砂巖。采用長壁式采煤法，全部垮落法處理采空區(qū)。81015工作面回風(fēng)巷采用3.5×2.8m（梁×腿）的梯形工字鋼支護，棚距1.0m，運輸巷采用3.9×2.8m（梁×腿）的梯形工字鋼支護，工作面布置示意圖如圖1所示。

工作面上方為12-2#層采空區(qū)，該采空區(qū)留有正交于本工作面的20m的保護煤柱（圖1）。由于上覆采空區(qū)煤柱影響，開采過程中礦壓顯現(xiàn)明顯，有可能存在煤壁炸幫、支架壓力大、圍巖變形等問題。

圖1 工作面布置示意圖

2 礦壓觀測

為了確保工作面推進過程中順利通過煤柱，應(yīng)及時監(jiān)測巷道頂?shù)装搴蛢蓭偷奈灰?，及時掌握工作面回采影響階段煤柱下巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，并根據(jù)煤柱外巷道的礦壓規(guī)律，制定合理措施保證工作面順利通過。在實際監(jiān)測過程中，通過觀測煤柱下、煤柱邊緣及煤柱外巷道的表面位移確定巷道頂?shù)缀蛢蓭吞幍膶嶋H位移量。

2.1 測點布置

測點分布：共設(shè)置3個固定監(jiān)測站：煤柱中心、出煤處邊緣以及工作面兩順槽至煤柱中心40m處（圖2）。位移基點應(yīng)垂直于頂?shù)装逶O(shè)置，距采幫20mm處。邊幫測點設(shè)置在煤壁中心且兩側(cè)對中，整體呈“十”字排布。

測試周期：總時長30d，頂板穩(wěn)定時為測量2次/周，回采動壓影響期改為1次/d。

圖2 綜采工作面過煤柱開采礦壓觀測測點布置

2.2 監(jiān)測結(jié)果

81015工作面在其正、副兩巷分別設(shè)置了三個監(jiān)測站，但由于實際生產(chǎn)過程中正巷處的三個測試站受到運輸機、破碎機及轉(zhuǎn)載機的干擾，無法取得正確和完整數(shù)據(jù)?，F(xiàn)只將副巷處采集的表面位移數(shù)據(jù)進行匯總和整理。具體位移觀測數(shù)據(jù)見表1。

表1 巷道圍巖表面位移觀測結(jié)果

3 礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析

3.1 巷道頂?shù)装逦灰?/h3>

回采動壓影響階段，第3測站所測相對位移量為40mm，相對移動速度為7mm/d，相對位移量及相對移動速度都較小，呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢。因此可判斷，由于第3測站距離煤柱中心位置較遠，所以其所承受的上覆采空區(qū)壓力較小。

第1測站相對位移量為330mm，為第3測站所測數(shù)值8.25倍；相對移動速度為40mm/d，為第3測站的5.7倍。此外，根據(jù)現(xiàn)場情況來看，當(dāng)工作面推進至距煤柱中心20m，第1測站所處巷道礦壓顯現(xiàn)明顯且出現(xiàn)頂板下沉。當(dāng)工作面推進至距煤柱中心10m處，第1測站所處巷道發(fā)生較大的頂板下沉，且頂板處移動平均速度達到最大值150mm / d。

第2測站所測頂?shù)装逑鄬ξ灰屏繛?50mm，介于上述兩測站所測數(shù)值之間，相對移動速度與第3測站測量數(shù)據(jù)基本相近，礦壓基本較為穩(wěn)定。此外，根據(jù)現(xiàn)場情況來看，當(dāng)工作面推進至距煤柱中心位置時，巷道頂板下沉明顯，且該時間段測得的相對移動速度升至98mm/d。整個監(jiān)測周期內(nèi)，頂板下沉明顯，無明顯底鼓現(xiàn)象。

3.2 巷道兩幫位移

回采動壓影響階段，第2測站和第3測站兩幫相對位移量略有區(qū)別，分別為90mm、70mm，而相對移動速度的變化基本一致，最高峰值時為48mm/d，平均移動速度分別為8mm /d 和12mm/d，相對移動速度較大。判斷可能受到支護方式影響：工作面采用鋼棚支護，未采用主動的錨桿支護，兩幫開始發(fā)生位移后，棚架才開始承受壓力，并且棚腿所受側(cè)壓隨位移量增大而增加；第3測站處采用木錨桿護幫，效果較差，菱鎂托板開裂且出現(xiàn)多數(shù)斷裂，未起到實際側(cè)向支護效果。

回采動壓影響階段第1測站所測位移量為480mm，遠遠高于其他兩個測站所測位移量。此外，根據(jù)現(xiàn)場情況來看，當(dāng)工作面推進至距1測站50m處，相對移動速度達到255mm/d，隨后相對移動速度趨于穩(wěn)定，平均移動速度約為40mm/d。主要原因為：W鋼帶錨桿聯(lián)合密集錨索支護，能有效防止巷道頂板繼續(xù)下沉，但壓力逐漸向兩幫傳遞，由于側(cè)向支護方式的原因，兩幫相對位移量較大。

3.3 觀測結(jié)果分析

（1）通過對工作面副巷煤柱下、煤柱邊緣及煤柱外巷道處監(jiān)測所得位移數(shù)據(jù)分析，所體現(xiàn)的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律為：煤柱所受最大應(yīng)力出現(xiàn)在煤柱中心線，煤柱邊緣巷道處受應(yīng)力較小，至煤柱外采空區(qū)下巷道處最低。

（2）工作面推進至煤柱50m處，煤柱帶頂板開始受到周期性來壓的影響，并逐漸明顯。當(dāng)工作面推進至煤柱下方，煤柱中下方巷道頂板所受支架阻力很大，且頂板出現(xiàn)明顯下沉，可判斷煤柱中部基本頂遭受破壞，為避免冒頂事故的發(fā)生應(yīng)及時采取措施。

（3）進一步加強煤柱下巷道的支護。巷道掘進過程中通過錨索對煤柱及其兩側(cè)進行加固，對巷道兩幫架棚設(shè)置金屬錨桿，保證回采時頂板穩(wěn)定。

（4）實踐過程中，當(dāng)工作面過煤柱時及時調(diào)整割煤機機頭、機尾調(diào)斜開采，同時使機頭、機尾與煤柱保持5m的錯距。至煤柱邊緣5m處時將采高降為2.7m，至煤柱中部降為2.5m，同時提高推進速度，調(diào)整循環(huán)推進度快速通過煤柱，效果較好。

（5）工作面通過煤柱時的支護應(yīng)減少下降加快拉架速度，或者帶壓拉架，交錯拉移。同時可采用單體液壓支柱配合，確保頂板的支撐，避免產(chǎn)生大面積冒頂事故。

4 結(jié)論

通過對綜采工作面過煤柱影響區(qū)開采的巷道圍巖變形數(shù)據(jù)觀測和分析，總結(jié)了礦壓顯現(xiàn)的一般規(guī)律。實踐證明，對工作面過煤柱影響區(qū)開采時礦壓規(guī)律的掌握，可有效保證綜采工作面的正常安全推進。