贾郭煤矿锚网支护效果实测分析与评价

曾奕杰，梁圣华，张绍民

（中国矿业大学，北京 100083）

对巷道围岩变形进行系统全面的矿压观测，获得巷道变形基础数据，是巷道支护设计的直接依据。贾郭煤矿矿井资源整合前，未进行过系统的地质力学测试，仅凭经验确定支护方式，缺乏科学依据，所以要首先现场实测获得一些现场数据，初步掌握巷道围岩变形基本参数，奠定下一步工作的基础。

1 测试内容与方法

本次观测旨在掌握不同支护方式下巷道围岩变形特性、锚杆应力演化特性、顶板离层情况、巷道围岩应力演化规律，根据分析监测数据提出支护设计建议。

1）主要观测内容：根据贾郭煤矿具体地质条件及支护方式，确定本次矿压观测的主要内容如下：a.巷道表面位移。包括顶底板相对移近量、顶板下沉量、底臌量、两帮相对移近量、帮位移量等。b.巷道顶板离层。测量不同深度巷道顶板覆岩离层情况。c.锚杆受力监测。包括不同方位锚杆托锚力演化情况。d.煤岩体应力监测。包括不同深度巷道围岩应力演化规律。e.钻孔窥视监测。测量巷道顶板、两帮煤体裂隙发育情况。f.松动圈范围测试。主要测量巷道顶板、两帮松动圈扩展范围，为合理支护方式选取提供依据。

2）测站布置：根据现场巷道掘进情况，选择正在掘进的030401 顺槽和北轨道大巷观测，布置三个测站，测站1、2 布置在中位，测站3 布置在北轨道大巷中, 测站1 距迎头30 m，测站2 距测站130 m，测站3 测站250 m；测站4 布置在北轨道大巷中，距迎头30 m。030401顺槽采用“锚杆+网+梯子梁”支护。左帮锚杆采用φ16 mm、L=1 600 mm 的玻璃钢锚杆；右帮及顶锚杆采用φ20 mm、L=2 200 mm 的螺纹钢锚杆，间排距1 000×1 000 mm。网采用8 号铅丝编制的菱形网，规格（长×宽）9 000×1 000 mm，梯子梁采用φ12 mm 的圆钢制作。

2 测站1 的观测结果分析

1）锚杆测力计的测量结果分析。见图1，1 号测力计无变化，2 号测力计变化轻微，可认为其观测范围内无变化，（1 号、2 号测力计由于观测后期清理底板浮矸过程中损坏，造成数据部分缺失）。3 号测力计变化较明显，总体变化趋势为逐渐上升，初始状态4 MPa，观测结束应力增为6 MPa；3 号测力计位于顶板位置，随着时间推移，顶板具有下沉趋势，锚杆受力逐渐增加，锚杆作用明显。4 号测力计在前50 d 范围内无变化，50～60 d 内由1 MPa 增至2 MPa，之后趋于稳定。5 号测力计变化轻微，视其为无变化。

图1 测站1 锚杆测力计的测量结果

2）钻孔应力计的测量结果分析。两帮钻孔应力计变化规律相似，经变化后两钻孔的应力最终达到稳定数值。由于钻孔应力计安装初期通过液压泵加油，使其形成初始读数，钻孔应力计由于液压油渗漏后出现示数逐渐降低现象，表明观测范围内一直未收到围岩应力的作用，说明围岩稳定性好，有利于巷道的维护工作。

3）顶板离层仪的测量结果分析。离层仪安装第2天，锚固区范围内发生4 mm，锚固区范围内发生1 mm的离层量，之后顶板运动趋于稳定，这与顶板位置（3号）锚杆测力计的变化趋势相一致。

4）巷道变形的测量结果分析。巷道两帮变形量观测结果为0，在观测范围内未发生变形。

5）松动圈的测量结果分析。见图2，波速变化趋势为首先逐渐增大，达到其峰值后逐渐降低，右帮测区波速的波动较明显，左帮、顶板位置波速的波动不明显，根据波速峰值位置确定为松动圈的边界原则，获得顶板、左帮区域松动圈范围0.8 m，右帮区域松动圈范围1.0 m。

图2 测站1 松动圈测试的波速曲线

总结测站1 的观测结果，除顶板位置锚杆测力计发生小幅度增长、顶板岩层发生少量离层外，巷道围岩较稳定，便于巷道维护。

3 测站2 的监测结果分析

1）锚杆测力计的测量结果分析。见图3，1 号测力计中间发生小幅波动，（视为误差所致），故可将其视为无变化。2 号测力计变化较明显，经历稳定、降低、增高、降低、增高的变化过程，初始压力3.5 MPa，第12 d 压力降为3.0 MPa，经短暂稳定后压力开始升高，于第34 d 升为3.5 MPa，又经波动后于第81 d 稳定为4.5 MPa。3 号测力计在第28～40 d 有明显降低过程，是由于围岩应力调整引起的锚杆应力的暂时降低所致。4 号测力计经中间波动后趋于稳定，因其波动幅度不大，将其视为人工读数误差的影响、未发生变化。

图3 测站2 锚杆测力计的测量结果

2）钻孔应力计的测量结果分析。钻孔应力随着时间的推移，总体趋势逐渐降低；说明观测范围内钻孔应力计一直未受到围岩应力的挤压作用，围岩岩性较稳定。

3）顶板离层仪的测量结果分析。观测范围内顶板岩层未发生离层现象，顶板较稳定。

4）巷道围岩变形的观测结果分析。观测范围内巷道围岩未发生变形，巷道围岩较稳定。

5）松动圈的测量结果分析。见图4，可以看出，波速的波动较明显，根据波速峰值位置确定为松动圈的边界原则，获得右帮、左帮区域松动圈范围为0.8 m，顶板区域松动圈范围为1.0 m。

图4 测站2 松动圈测试波速曲线

4 测站3 的监测结果分析

1）锚杆测力计的测量结果分析。见图5，1 号测力计总体变化趋势是逐渐降低。2 号测力计经过中间14 天的降低后恢复稳定。3 号测力计经中间波动后趋于稳定，最后稳定数值较初始值低。4 号测力计有一读数出现波动、出现次数单一，将其视为人工读数误差影响、压力计未发生变化。总结言之，1 号、3 号测力计为降低趋势；2 号、4 号测力计为不变趋势；说明围岩稳定性好，锚杆作用较稳定。

图5 测站3 锚杆测力计的测量结果

2）钻孔应力计的测量结果分析。两钻孔应力总体变化趋势为经中间波动后逐渐降低，说明受围岩挤压作用不明显，巷道围岩较稳定。

3）顶板离层仪测量结果分析。巷道顶板较稳定，观测范围内未发生离层现象。

4）巷道围岩变形的观测结果分析。观测范围内巷道围岩较稳定，顶底、两帮未发生变形现象。

图6 测站3 松动圈测试的波速曲线

5）松动圈的测量结果分析。见图6，右帮、顶板在围岩深部1.0 m 位置波速达到峰值，左帮深部0.8 m 位置为波速峰值；据此获得顶板、右帮区域松动圈范围为1.0 m，左帮区域松动圈范围为0.8 m。

5 结束语

总结测站1、2、3 看出，巷道围岩较稳定，未发生明显变形。测站1 中获得顶板、左帮区域松动圈范围0.8 m，右帮区域松动圈范围1.0 m。测站2 中获得右帮、左帮区域松动圈范围0.8 m，顶板区域松动圈范围1.0 m。测站3 中获得顶板、右帮区域松动圈范围1.0 m，左帮区域松动圈范围0.8 m。根据围岩松动圈厚度大小，对松动圈围岩进行分类，贾郭煤矿属于Ⅱ级稳定围岩类型，该类条件下短锚杆喷混凝土支护可满足要求，因此，现有支护方式可以满足现场安全生产要求。

[1] 韩天杰.影响煤巷支护效果因素浅析[J].矿业工程,2005,(04)∶21-22.

[2] 李永平.复杂地质条件下的煤巷锚网支护技术[J].山西煤炭,2005,(02)∶21-22.

[3] 杨德传.煤巷锚杆支护应用现状研究理论及当前研究重点[J].煤矿开采,2005,(06)∶13-15,34.