某煤矿运输顺槽围岩稳定性监测研究

孔令根 于辉 牛智勇

(中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京 100083)

某煤矿运输顺槽围岩稳定性监测研究

孔令根 于辉 牛智勇

(中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京 100083)

为了研究某煤矿围岩的稳定性,掌握围岩体变形规律,对该煤矿SIIS16-7工作面的运输顺槽围岩稳定性进行监测研究。本文主要通过松动圈测试和深部位移监测两个方面来监测围岩稳定性,研究发现,SIIS16-7工作面运输顺槽围岩变形极其严重,现有回采巷道布置存在较大问题,并分析了其变形和破坏的原因,为其他工作面的开采设计提供借鉴和依据。

围岩稳定性 松动圈 深部位移

1 引言

该煤矿可采煤层较多，目前南二采区的5号煤层至6-6煤层均已开采完毕，正在开采的煤层为6-7煤层，6-7煤层直接顶和直接底均为厚度1.5m左右的泥岩。因此6-7煤层的围岩受到上部煤层开采的多次采动影响，围岩的稳定性比未受到采动影响时的稳定性降低很多，因此6-7煤层的巷道支护非常困难。

因此，进一步分析巷道围岩的稳定性，对巷道松动圈和深部位移进行监测，及时全面地反映它们的变化情况，分析巷道围岩变形和破坏的原因，研究巷道围岩体变形与破裂规律，并积累现场巷道监测的经验，为其他工作面的开采设计提供借鉴[1]。

2 松动圈测试

2.1 测点布置

松动圈测试地点应该根据矿方的具体地质条件和监测研究的需要进行布置，详细的测试掘进影响阶段、采动影响阶段的松动圈测试。鉴于该煤矿井下实际施工情况，将测点布置在SIIS16-7运输顺槽的煤柱帮，第一个测点距工作面120m，第二个测点距工作面130m，第三个测点距工作面150m。

本实验使用煤炭科学研究总院生产的PHD-2型多功能超声波无损检测分析仪进行巷道松动圈测试。本仪器采用单孔测试，超声波发射装置和接受装置前后串联布置，两装置间距为250mm。

2.2 测试结果分析

对以上三个孔的测试结果分析可知在这三个测试点的松动圈测试结果分别为2.3m、3m、1m。根据巷道围岩稳定性的判定标准，当巷道松动圈的范围大于3m时，巷道两帮属于极不稳定巷帮，巷道支护极其困难。根据现场实地观测巷道围岩破碎极其严重，在人为触动情况下巷道煤柱帮的煤体就会发生较大范围的片帮。

3 巷道深部位移监测

3.1 监测目的

巷道两帮及顶板内部相对位移是指围岩的内部多点间的位移量，进行深部位移监测的目的主要是确定巷道围岩的松动范围。由于巷道开挖后顶板围岩应力发生转移、集中，层状顶板下位岩层变形后容易发生离层破坏，产生事故隐患，顶板不同深度围岩位移监测可以掌握离层破坏区域等情况。两帮不同深度围岩位移监测可以掌握两帮围岩松动圈变化、形成过程和形态特征，了解两帮煤体的塑性区分布。深基点巷道位移监测采用中国矿业大学(北京)自行设计的四基点数显深基点位移计。

根据该煤矿的工程地质条件和试验研究的需要，只在SIIS16-7工作面运输顺槽煤柱帮适宜的地点进行巷道围岩深部位移观测。

3.2 监测数据分析

在SIIS16-7工作面运输顺槽1测点位置，煤柱帮在0～1m范围内发生位移量为117.9mm，在1～2.5m范围内发生位移量为75mm，在2.5～4.0m范围内发生的位移量58.8mm。在观测期间，钻孔总的位移量为251.7mm。在SIIS16-7工作面运输顺槽2测点位置，煤柱帮在0～1.5m范围内发生位移量为165.4mm，在1.5～3m范围内发生位移量为78.5mm。在观测期间，钻孔总的位移量为243.9mm。在SIIS16-7工作面运输顺槽3测点位置，煤柱帮在0～1m范围内发生位移量为158.4mm，在1～2.5m范围内发生位移量为71.7mm，在2.5～4.0m范围内发生的位移量31.2mm。在观测期间，钻孔总的位移量为261.3mm。

通过对该煤矿SIIS16-7工作面煤柱帮进行深部位移监测，可得出以下结论：

SIIS16-7工作面运输顺槽在回采引起的超前支承压力未影响到时，由于围岩稳定性顶本身较低，依然产生了较大位移如1号测点在20天的观测周期内发生了40mm的变形量，平均变形速率为2mm/d，由于此时未受到巷道回采影响可以认为巷道从掘进完成后，巷道围岩就一直未完全进入变形稳定阶段，巷道持续进行变形。在现场调研过程中得知巷道从掘进完成后至回采开始已经进行了3次大规模返修，在受到采动影响后巷道变形量更大。

4 结语

通过对该煤矿SIIS16-7工作面的运输顺槽围岩稳定性的变形监测研究，可得出以下结论：

(1)工作面运输顺槽围岩变形极其严重，部分巷道煤柱帮的破坏范围非常大。(2)巷道围岩变形量和松动圈范围大一方面是由于巷道距离上部6-6煤层遗留煤柱的距离较近，受到上部煤柱集中压力的影响;另一方面时由于6-6煤层与6-7煤层的层间距太小，导致6-7煤层的围岩受到6-6煤层开采工作的严重影响，虽然6-6煤层开采后6-7煤层的工作面处于采空区下方，但是6-7煤层的煤岩体已经受到了破坏，围岩完整性低。同时由于巷道采用垂直式布置方式巷道的煤柱帮受采动影响相较于内错式布置的影响严重。(3)积累了现场巷道的监测经验，为探究6-7煤层内和其他采区的回采巷道布置提供了依据和借鉴。

[1]路世豹,李晓,马建青,等.金川二矿区地下巷道变形监测分析及应用[J].岩石力学与工程学报,2004,(3)：488-492.

[2]霍志芳,谷拴成,韩庆达.巷道围岩松动圈测试的研究[J].西安矿业学院学报,1994,(1)：18-21.

[3]董方庭,宋宏伟,郭志宏等.巷道围岩松动圈支护理论[J].煤炭学报,1994,19(1)：21-31.

[4]霍志芳,谷拴成,韩庆达.巷道围岩松动圈测试技术的研究[J].西安矿业学院学报,1994,(1).