顶板走向高抽巷层位布置的合理选择

李东超

摘 要：本文以淮南矿区丁集煤矿的地质条件为基础，采用UDEC数值计算软件，分析了高抽巷围岩应力沉降场特征，探讨了不同层位布置对顶板走向高抽巷维护的影响，以期为邻近层卸压瓦斯高效抽采提供一定的借鉴。

关键词：顶板 走向高抽巷 UDEC 应力沉降场 层位 选择

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（a）-0067-01

实践表明，在类似淮南矿区丁集煤矿这种大采深、高瓦斯、煤层群开采条件下，布置顶板走向高抽巷是解决瓦斯突出问题的有效方法之一，并且可以对邻近煤层瓦斯进行预抽以及卸压，显著改善邻近煤层的开采条件。本文以淮南矿区丁集煤矿的地质条件为基础，对如果合理选择顶板走向高抽巷的层位进行探讨，以期为邻近层卸压瓦斯高效抽采提供一定的借鉴。

1 UDEC数值模型建立

1.1 工程条件分析

高抽巷一般布置于砂质泥岩岩层中，砂质泥岩的顶底板一般为较坚硬的砂岩，因此巷道一般有两种层位布置方式：沿坚硬顶板掘进，沿坚硬底板掘进。巷道的顶板及两帮通常有支护，而对于底板的控制由于施工较为困难，一般没有支护，底鼓严重时仅通过卧底修复。决定高抽巷沿顶板掘进还是沿底板掘进需考虑巷道的控制难点是在顶板还是底板，如果巷道控制难点在底板，巷道沿坚硬底板掘进会降低巷道的维控难度，如果巷道控制难点在顶板，问题会变得不确定，另外控制难点本身是难以判断的，根据具体地质条件进行数值模拟是研究此问题的较好方法。

因此，本文将通过改变巷道的顶底板岩性，来模拟巷道沿坚硬顶板掘进和沿坚硬底板掘进两种状况，来探讨哪种掘进方式有利于巷道的维护。

1.2 模型岩层岩性

UDEC数值模拟中，除岩石的力学参数外，岩块划分的大小以及节理的参数对于模拟的结果也有较大的影响，块体的大小可根据勘探钻孔柱状图以及综合柱状图对于岩层碎裂程度的描述（块状、层状）进行划分，然而节理的力学参数一般缺乏现场的实测数据，只能根据经验进行选取，再根据现场的实测变形多次进行调整，最终使结果接近实际。

2 模拟结果分析

2.1 高抽巷围岩应力沉降场特征

由图1可知，在平距为25 m，法距为26.7 m的情况下巷道掘进期间高抽巷与轨道顺槽的垂直应力场没有叠加形成应力增高区，避开了相互之间的开掘扰动，高抽巷回采侧垂直应力峰值达到27.8 MPa，应力集中系数为1.51，非回采侧垂直应力峰值达到31 MPa，应力集中系数为1.68，非回采侧与回采侧应力分布基本相同，也说明高抽巷基本处于轨顺开挖影响范围之外，应力显著增加的区域在应力峰值向外2 m，2～15 m区域应力缓慢减小，在15 m以外进入原岩应力区。

2.2 方案比较

丁集煤矿实际巷道顶板沿2.3 m厚的中细砂岩掘进，巷道布置于5.7 m厚的砂质泥岩中，底板为2.5 m厚的砂质泥岩，将顶板为中细砂岩底板为砂质泥岩的视为方案一，即为沿坚硬顶板掘进的方案，方案二将顶板0.8 m的粉砂岩和2.3 m厚的中细砂岩变为砂质泥岩，将2.5 m厚的砂质泥岩变为中细砂岩，即沿坚硬底板掘进的方案。为方便叙述，沿坚硬顶板布置巷道称为方案一，沿坚硬底板布置巷道称为方案二。在巷道掘进期间，方案二的顶底板移近量为方案一的90%，比方案一小40 mm，由于方案二的顶板强度较方案一的低而底板强度较高，因此顶板下沉量变大，而底鼓量变小，方案二的顶板下沉量为方案一的135%，方案二的底鼓量为方案一的62%。两种方案下帮部变形基本相同，方案二略大。

回采期间两种方案下巷道收敛对比可知动压影响下，方案二的顶底板移近量为方案一的63%，比方案一小53 mm，其中方案二的底鼓量为方案一的72%，比方案一小35 mm，方案二顶板下沉量减少18 mm。由巷道的帮部变形可知方案二的两帮移近量为方案一的88%，比方案一小6 mm，两种方案下帮部变形也基本相同。

3 结语

通过UDEC数值模拟，研究了高抽巷在动压影响下巷道围岩应力及沉降规律并探讨了高抽巷层位对巷道维护的影响，得到如下结论：

（1）两种方案的差异主要表现在顶底板移近量上，沿坚硬顶板掘进还是沿坚硬底板掘进对于巷道两帮变形的影响差异不大。

（2）两方案对于巷道变形的影响主要表现在工作面回采期间即受动压影响期间，巷道掘进期间巷道因方案的不同变形量差异较小。

（3）根据分析来看，在此种地质条件下，巷道沿坚硬底板掘进比巷道沿坚硬顶板掘进巷道变形要小，巷道更容易维护。实际工程中巷道底板可沿2.3 m厚的中细砂岩掘进高抽巷。

参考文献

[1] 王林，王兆丰，赵豫祥，等.采用顶板走向高抽巷治理综放面采空区瓦斯技术实践[J].能源技术与管理，2010（6）：49.

[2] 李青柏，李文洲.高抽巷布置优化设计及分析[J].煤矿开采，2010，15（5）：28-30.endprint