综采工作面回采巷道位移观测分析

　总第２２３期综采工作面回采巷道位移观测分析

路建军

（长治市郊区煤炭工业局，山西长治　０４６０００）

摘　要：为研究太兴矿６３０１１工作面回采巷道深基点的位移变化，在回采巷道布置深基点位移观测站，采用四基点数显深基点位移计对采动过程中的深基点位移进行观测分析，共进行６组顶板位移观测和两组全断面深基点位移观测。通过对观测数据的分析，得出６３０１１回采巷道受到采动影响很小，深基点位移都．６ｃｍ，两帮受采动影响后的位移量都小于０．０１ｃｍ。比较小。顶板受采动影响后的最大位移量都不超过０巷道受采动影响后的位移量主要发生在０～３ｍ内。关键词：巷道位移；位移观测；实测分析；综采工作面

中图分类号：ＴＤ３２５　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１００５２７９８（２０１８）０３００１８０３???

ＴｈｅＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｔｏｐｗａｙＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅ

ＦｕｌｌｙＭｅｃｈａｎｉｚｅｄＷｏｒｋｉｎｇＦａｃｅ

ＬＵＪｉａｎｊｕｎ?

（ＴｈｅＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＢｕｒｅａｕｏｎｔｈｅＯｕｔｓｋｉｒｔｓｏｆＣｈａｎｇｚｈｉＣｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｉ　０４６０００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅ６３０１１ｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｏｆｄｅｅｐｂａｓｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｎｇｅ，ｄｅｃｏｒａｔｅｉｎｔｈｅｒｏａｄｗａｙ，ｔｈｅｄｅｅｐｂａｓｉｓｐｏｉｎｔｓｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｕｓｉｎｇｆｏｕｒｂａｓｉｓｐｏｉｎｔｓｄｉｓｐｌａｙｄｅｅｐｐｏｉｎｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｅｔｅｒｏｎｍｉｎｉｎｇｔｈｅｄｅｅｐｂａｓｉｓｐｏｉｎｔｓｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ，ａｔｏｔａｌｏｆ６ｇｒｏｕｐｓｏｆｒｏｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｔｗｏｓｅｔｓｏｆｆｕｌｌｆａｃｅｄｅｅｐｐｏｉｎｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｉｎＴａｉｘｉｎｇＣｏａｌＭｉｎｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｄａｔａ，ｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅ６３０１１ｍｉｎｉｎｇｒｏａｄｗａｙｉｓｖｅｒｙｓｍａｌｌａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｄｅｅｐｂａｓｅｐｏｉｎｔｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｏｏｆｗａｓｎｏｔｍｏｒｅｔｈａｎ０．６ｃｍａｆｔｅｒｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｉｎｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｂｏｔｈｇｒｏｕｐｓｗａｓｌｅｓｓｔｈａｎ０．０１ｃｍ．Ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｒｏａｄｗａｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｍｉｎｉｎｇｉｓｍａｉｎｌｙｉｎ０～３ｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏａｄｗａｙｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ；ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ；ｍｅａｓｕｒｅｄａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ．

　　综采工作面开采过程中对巷道稳定性的要求特

别高，并且由于综采设备庞大对巷道稳定性和巷道

１，２］

尺寸要求也非常严格［。我国对综采工作面巷道围岩变形和位移的研究在世界领域已经是非常领先，我国的著名学者如侯朝炯教授、康红普院士、马念杰教授等，不仅提出了先进的巷道支护理论和支

３－５］

。重护技术，而且研发了很多巷道支护的装备［

多研究理论显示，巷道围岩变形和位移的控制最重要的一个技术环节就是对巷道深部稳定围岩层的有

６］

。为研究太兴煤矿６３０１１综采工作面回采效控制［

巷道的深基点位移，本文采用现场实测的方法对采动过程中的深基点位移进行观测分析。

特征完好，地质条件相对简单。工作面开采过程中巷道和工作面的围岩变形稳定，都保持一致特征。矿井生产过程中的煤柱留设、巷道断面设计和巷道的支护方案设计及支护参数选择等，都是经过专家论证，最终选择的科研单位的设计方案。

３０１１工作面支护方案的支护效果，对为分析６工作面的两个巷道进行深基点处的位移量进行实测

研究。研究结果对支护方案改进、支护效果评价，以

７，８］及巷道断面优化设计等具有重要的参考价值［。

深基点的巷道围岩位移观测设备选择的是四基

１　工程背景

太兴矿开采历史已经有５０年，矿井的煤层赋存

点数显深基点位移计，如图１所示。该仪器能够实

时监测并记录巷道的位移数据，并可以对巷道危险性的急速或大范围冒顶来压等事故做好提前预报和预警。

收稿日期：２０１８０１１０??基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１１７４１０９）作者简介：路建军（１９６７－），男，河南林州人，工程师，从事煤矿生产与技术管理工作。

１８

２０１８年３月　　　　　　　　　　　路建军：综采工作面回采巷道位移观测分析　　　　　　　　　　　　第２７卷第３期

板分类、矿山压力显现基础数据，最后为巷道支护优

化方案提供重要理论设计依据和资料。在监测顶板时１２００８号测点出现故障，没有测到数据，其余５个测点测孔各基点间位移曲线如图４所示。

表２　全断面深基点位移计仪器编号

实验地点

顶

６３０１１回风巷距

工作面８０ｍ

煤柱帮１２００７

煤壁帮１２０１３

顶１２００３

６３０１１运输巷距

工作面１００ｍ

煤柱帮１２０１２

煤壁帮１２００２

图１　深基点位移监测仪器

仪器编号１２００６

２　测点和测站布置

在６３０１１工作面回风巷和运输巷各分别布置一个全断面位移监测站和三个顶板深基点监测点，如

图２所示，图中大的黑色点为全断面监测站，小的黑色点为顶板位移深基点监测点。一个全断面位移监测站又分别在顶板和两帮布置三个深基点监测点，根据巷道变形破坏剧烈程度预计，设计两帮采用１．０ｍ、１．８ｍ、３．０ｍ、４．０ｍ四基点式，顶板采用１．０ｍ、１．８ｍ、３．０ｍ、８．０ｍ四基点式，如图３所示。

图２　位移监测站和监测点布置（ｍ）

图３　深基点位移计测点布置

在试验前，分别对顶板深基点监测点和全断面深基点监测点的监测仪器进行编号，编号结果如表１和表２所示。

表１　顶板深基点位移计仪器编号

实验地点

６３０１１回风巷６３０１１运输巷４０ｍ

５０ｍ１２０ｍ５０ｍ８０ｍ１２０ｍ仪器编号１２００８

１２０１１

１２００９

１２０１０

１２００４

１２０１４

３　深基点位移变化监测

３．１　仅监测顶板时监测结果分析

将所观测的数据导出，绘制位移曲线图，作为顶

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２０１８年３月　　　　　　　　　　　路建军：综采工作面回采巷道位移观测分析　　　　　　　　　　　　第２７卷第３期

图４　仅监测顶板时各测点测孔各基点间位移曲线

从图４（ａ）可以看出，深基点在距工作面５０ｍ处的６３０１１运输巷内顶板上，此处深基点位移仅发生于巷道顶板０～１ｍ内，位移量大约是０．２ｃｍ，在该仪器观测期间１５ｄ内，１ｍ以外的深基点位移大小都小于０．０１ｃｍ。可以得出受影响的围岩深度在１ｍ以内。

从图４（ｂ）可以看出，深基点在距工作面８０ｍ处的６３０１１运输巷内顶板上，此处深基点位移主要发生于巷道顶板０～８ｍ内，在０～１ｍ内位移大约为０．２８ｃｍ，在３～８ｍ内位移大约为０．２４ｃｍ。可以得出此处巷道受影响的范围深度大约为８ｍ。

从图４（ｃ）可以看出，深基点在距工作面１２０ｍ处的６３０１１运输巷内顶板上，此处深基点位移主要

发生在０～

１．８ｍ范围内，在０～１．８ｍ范围内位移量平均大约是０．３７ｃｍ，在１．８～３ｍ和３～８ｍ位移大小不足０．０１ｃｍ。可以得出此处巷道受影响的范围深度大约为１．８ｍ。

从图４（ｄ）可以看出，深基点在距工作面５０ｍ处的６３０１１回风巷内顶板上，此处深基点位移在０～３ｍ范围内较大，在３～８ｍ范围较小，在０～３ｍ范围时位移都大于０．４ｃｍ，在３～８ｍ范围时位移减小一半，大约为０．２ｃｍ。可以得出此处巷道影响范围虽大，但主要受到影响的范围是在３ｍ范围内。从图４（ｅ）可以看出，深基点在距工作面１２０ｍ处的６３０１１回风巷内顶板上，此处深基点位移主要发生于巷道顶板０～８ｍ内，在０～１ｍ内位移大约为０．６ｃｍ，在３～８ｍ内位移大约为０．５４ｃｍ。可以得出此处巷道受影响的范围深度大约为８ｍ

。综上可以表明，６３０１１回采巷道受到采动影响后巷道１ｍ范围内位移都小于０．６ｃｍ，说明巷道受采动的影响很小。３．２　监测全断面时监测结果分析

在监测全断面时１２０１２和１２００６号测点出现故障，没有测到数据，其余４个测点测孔各基点间位移曲线如图５所示。２０

图５　监测全断面时各测点测孔各基点间位移曲线

从图５（ａ）中可以看出，深基点在距工作面

１００ｍ处的６３０１１运输巷内顶板上，此处深基点位移仅发生于巷道顶板０～１ｍ内，位移量大约是０．２４ｃｍ，在该仪器观测期间１５ｄ内，１～１．８ｍ、１．８～３ｍ和３～４ｍ以外的深基点位移大小都小于０．０１ｃｍ。可以得出受影响的围岩深度在１ｍ以内。

从图５（ｂ）、图５（ｃ）和图５（ｄ）（下转第３３页）

２０１８年３月　　　　　　　　　　唐　平：漳村煤矿２５０２工作面陷落柱注浆加固技术　　　　　　　　　　第２７卷第３期

落柱的岩性相对取芯率在５０％以上，岩芯相对比较完整，且岩芯中能明显看见水泥胶结物，从岩芯整体的截面可以直观看出多数粉沫细颗粒状体密实融合。另外通过对检验孔进行注浆，吃浆量很少，且上压很快，能保持在１０ＭＰａ以上，充分说明了注浆加固的整体效果显著，达到了预期效果。

４．６　工程结果

本次注浆加固实际共施工５９个钻孔（５２个注浆孔和７个检验孔，施工中根据实际注浆情况省掉了４个注浆孔和一个检验孔），总进尺３７６０．０４ｍ，共注水泥２２５．３５ｔ，固套管用水泥１１ｔ，使用速凝剂３．５ｔ。正角度孔３４个，合计进尺２１１５．２４ｍ，合计２６．３ｔ，平均每孔注水泥量３．７１ｔ。负角度注水泥１孔２５个，合计进尺１６４４．８ｍ，合计注水泥８８．０５ｔ，平均每孔注水泥量３．５２ｔ。

通过注浆在３号煤层底板一定深度范围内人工制造一个止水塞，该止水塞能够有效地切断奥灰含水层水进入到工作面内的导水通道。根据陷落柱在垂直方向上的分布形态，在３号煤层顶板上方可能存在未疏放完、且赋存在陷落柱中上部空洞区的水体，因此本次钻孔除了布置在底板，还针对陷落柱可能存在的空洞区对顶板进行了布孔，同时对３号煤层顶板往上一定范围内的陷落柱破碎带进行注浆加固，增强顶板完整性与抗压强度，以防工作面架前冒顶。

５　回采工艺

　　１）　根据２５０２工作面钻探结果确定的陷落柱位置，预计Ｘ陷落柱位于５２号至８０号架，该范围１２

两侧采用正常回采工艺。陷落柱揭露区域两侧５架范围内不进行放顶煤。

２）　５２号至８０号架段根据陷落柱揭露情况，采用采煤机截割与放炮破碎相结合的方式推进。陷落柱岩石普氏系数ｆ＜４时，直接采用采煤机截割；陷落柱整体或局部矸石（长、宽、高大于１ｍ）普氏系数ｆ则进行放炮破碎。≥４时，

３）　陷落柱区域大溜及支架坡度根据陷落柱两侧底板标高进行调整，确保通过陷落柱后，大溜及支架能顺利过渡到煤层底板。

６　结　语

　　通过对陷落柱的探测，准确控制了陷落柱的发育形状及边界，查清了其富导水性。对陷落柱柱体及周边一定范围进行注浆加固，有效切断了奥灰含水层水进入到工作面内的导水通道和增强了顶板完整性与抗压强度。保证了回采通过陷落柱期间的顶板完整，杜绝了冒顶、突水及溃浆等事故的发生，实现了安全有序顺利通过，达到了预期效果。

［责任编辑：李月成］

檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭［２］　张海洋．云驾岭矿深部回采巷道围岩稳定性评价及支（上接第２０页）中可以看出，巷道的两帮受采动影响

Ｄ］．北京：中国矿业大学，２０１７．护技术研究［后变形量都小于０．０１ｃｍ，可以得出在该仪器观测期间１５ｄ内，两帮都处于稳定状态，位移变化微小。

［３］　黄　博．采空区下近距离动压巷道矿压特征及支护模

拟研究［Ｄ］．北京：中国矿业大学，２０１６．

［４］　赵鹏飞．九龙矿深部巷道注浆加固时效性分析及实践

研究［Ｄ］．北京：中国矿业大学，２０１５．

［５］　牛少卿．巷道围岩峰后大变形过程的稳定性特征及锚

Ｄ］．太原：太原理工大学，２０１４．固控制机理研究［

［６］　苏　鑫．深部巷道破碎围岩稳定性特征及控制技术研

Ｄ］．太原：太原理工大学，２０１４．究［

［７］　于朝辉．红柳煤矿软岩巷道矿压观测及变形特征研究

Ｄ］．西安：西安科技大学，２０１２．［

［８］　薛吉胜，康立军，毛德兵．采动影响下底板巷道围岩变

Ｊ］．煤矿开采，２０１２，１７（１）：１０５－１０７，形观测与分析［８２．

［责任编辑：李月成］

４　结　论

　　通过现场实测的方法对巷道受采动影响后位移

进行监测分析，得出巷道现有的支护效果非常好，顶板和两帮的位移量都非常小，顶板受采动影响后的最大位移量都不超过０．６ｃｍ，两帮受采动影响后的位移量几乎为零。巷道受采动影响后的位移量主要发生在０～３ｍ内，只有两个测点测得巷道围岩位移量发生在０～８ｍ内。参考文献：

［１］　吕宝军．１３１０１综采工作面快速掘进巷道围岩变形观

测［Ｊ］．煤炭与化工，２０１７，４０（６）：５５－５６，６０．

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