崔非非李曉飛

（1.山東省安全生產(chǎn)舉報投訴中心；2.山東黃金集團有限公司）

隨著我國煤礦機械化、智能化程度的不斷提高，綜合機械化采煤工作面推進速度不斷加快，采掘接替比較頻繁，為了滿足工作面設(shè)備快速回撤的需求，許多礦井需要預(yù)先掘進出設(shè)備回撤巷道［1］?；爻废锏赖膽?yīng)用，在一定程度上提高了設(shè)備回撤速度。但回撤巷道在提前掘進后，由于頂?shù)装鍘r體強度低，穩(wěn)定性差，在經(jīng)受工作面采動影響后，往往出現(xiàn)圍巖破壞嚴(yán)重，維護困難等問題，反之降低了綜采設(shè)備的回撤效率［2］。因此，利用現(xiàn)場實測的方法，通過選取礦井部分回撤支架安裝電腦圓圖儀并對現(xiàn)場支架活柱縮量和宏觀礦壓顯現(xiàn)進行觀測，總結(jié)回撤巷道受采動影響時的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律［3］，對以后回撤巷道支護參數(shù)優(yōu)化提供實踐依據(jù)具有重要的現(xiàn)實意義［4］。

1 工程概況

某礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，該礦1903N工作面是開采的第3個綜采工作面，工作面傾向長度約為300 m，走向長度約為2 200 m，煤層平均厚度為5.3 m。該工作面煤層頂板主要是灰色粉砂巖，其次是細砂巖，底板為鈣質(zhì)泥巖，根據(jù)工作面接續(xù)安排的需要，工作面回采結(jié)束后需進行設(shè)備回撤。由于粉砂巖、細砂巖頂板以及泥巖底板比較松軟，當(dāng)工作面推進至主回撤巷道時，受超前支承壓力影響，頂板受力逐漸增大，巖層變得破碎，大大增加了設(shè)備回撤的危險性，嚴(yán)重影響工程進度和礦井工作面的交替工作。該礦前2個工作面設(shè)備回撤均耗時約為20 d，遠低于集團公司所轄其他煤礦最快7 d的回撤速度。該礦井采用輔巷多巷道回撤方式進行1903N工作面的設(shè)備回撤，回撤巷道平面布置如圖1所示。

2 回撤巷道礦壓觀測

2.1 礦壓觀測內(nèi)容、手段和工作制度

（1）觀測內(nèi)容。根據(jù)巷道實際礦壓觀測的需要，結(jié)合國內(nèi)相似巷道礦壓觀測的成功經(jīng)驗，現(xiàn)場對支架工作阻力、支架活柱縮量和宏觀礦壓顯現(xiàn)及巖層運動進行觀測［5］，以達到獲得相關(guān)礦壓數(shù)據(jù)的目的。

（2）觀測手段。采用電腦圓圖儀監(jiān)測煤礦井下綜采支架壓力，主要包括礦用數(shù)字壓力計和礦用壓力數(shù)據(jù)采集器等；利用鋼卷尺測量支架活柱縮量，人工記錄數(shù)值；現(xiàn)場記錄宏觀礦壓顯現(xiàn)和巖層運動。

（3）工作制度。采用跟班觀測工作制度，自工作面推進至距主回撤巷道20 m時開始觀測，至工作面支架及綜采設(shè)備全部撤出時截止。

2.2 測區(qū)布置和監(jiān)測對象

（1）支架工作阻力。在主回撤巷道1、3、5號每個聯(lián)巷附近，分別布置1個礦壓觀測測站，每個測站分別布置2臺支架壓力電腦圓圖儀，3個測站共布置6臺，測站編號為①、②、③。安裝觀測儀器的回撤支架編號為1聯(lián)巷附近的147#和239#支架，3聯(lián)巷附近的164#和202#支架，5聯(lián)巷附近的224#和217#支架。

（2）支架活柱縮量。1聯(lián)巷附近的回撤支架中選取4根立柱，對應(yīng)支架編號為231#、233#、237#和238#；3聯(lián)巷附近的回撤支架中選取4根立柱，對應(yīng)支架編號為171#、194#、227#和228#；5聯(lián)巷附近的回撤支架中選取4根立柱，對應(yīng)支架編號為153#、184#、220#和222#。

（3）宏觀礦壓顯現(xiàn)和巖層運動。主要對主、輔回撤巷道及5個聯(lián)巷煤壁片幫、頂板響動和冒落等進行觀測。工作面和回撤巷道礦壓觀測測區(qū)布置如圖2所示。

3 回撤巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

對3個聯(lián)巷附近礦壓測站測得的數(shù)據(jù)進行整理，得到各聯(lián)巷附近主回撤巷道3個部位支架的平均工作阻力和平均活柱縮量，如圖3所示。

自工作面距主回撤巷道17～9.1 m（對應(yīng)第1～4次測試），支架工作阻力基本無變化（基本穩(wěn)定在6 000～6 500 kN，處于初撐狀態(tài)），活柱縮量也基本無變化。自工作面距主回撤巷道9.1 m開始（第4次測試之后），支架工作阻力突變至10 000 kN左右，且基本維持在該值上下波動，呈現(xiàn)相對穩(wěn)定狀態(tài)?；钪s量開始突變后，數(shù)值持續(xù)增加，但增長速度較剛開始突變階段明顯減小，3個聯(lián)巷附近主回撤巷道內(nèi)支架活柱累計縮量分別為650，685和501 mm。主回撤巷道受采動影響存在以下規(guī)律。

（1）工作面距主回撤巷道前方約9 m時，此時主回撤巷道受采動影響較小，現(xiàn)場觀測煤壁片幫不明顯，支架工作阻力處在6 000～6 500 kN，基本處于初撐狀態(tài)，頂板下沉量為5～28 mm，回撤巷道處于相對穩(wěn)定階段。

（2）工作面距主回撤巷道9～3 m時，采動對巷道的影響產(chǎn)生突變，主回撤巷道兩幫均出現(xiàn)嚴(yán)重片幫，現(xiàn)場觀測最大片幫可達850 mm，頂板累計下沉量為182.5～377.5 mm，支架工作阻力突變增至10 000 kN左右。

（3）工作面處于回撤巷道前方3～0 m（至工作面采通）時，此時采動對巷道的影響最強烈，支架工作阻力維持在最高狀態(tài)約10 000 kN左右，現(xiàn)場觀測頂板累計下沉量上升至342.1～575 mm，煤壁片幫更加劇烈，但頂板的破裂運動趨于平穩(wěn)。

4 結(jié)論

通過在1903N綜采工作面設(shè)備回撤過程中對回撤巷道進行礦壓觀測，可知回撤巷道受采動影響，主要經(jīng)歷巷道相對穩(wěn)定、受采動影響產(chǎn)生突變和采動影響顯著這3個階段。根據(jù)各階段的礦壓顯現(xiàn)特點，確定回撤支架工作阻力應(yīng)在10 000 kN以上，巷道支護時應(yīng)充分考慮采動影響突變階段和采動影響顯著階段的影響，巷道支護強度應(yīng)能有效控制這2個階段頂板下沉量和煤壁片幫。同時，回撤巷道受采動影響3個階段的劃分，可以為該礦同等圍巖條件下回撤巷道的支護形式、支架工作阻力等提供數(shù)據(jù)支撐，為下一步礦井工作面設(shè)備的快速回撤提供重要的實踐依據(jù)。