孤岛综采工作面回采巷道矿压实测研究

蒋 兵

（1.太原理工大学矿业工程学院，山西 太原 030024；2.潞安集团余吾煤业公司，山西 长治 046103）

孤岛工作面矿压显现规律一直是矿压与岩层控制领域的研究重点〔1-3〕。山西某矿3306孤岛工作面煤层厚、采高大，机风两巷压力显著。在这种开采条件下，及时了解和掌握该工作面矿压显现特征，并依据观测结果对工作面矿压进行预测可大幅度提高工作面的安全生产水平〔4-6〕。为了尽快了解3306孤岛综采工作面两巷矿压特征，为安全生产提供依据，经过矿压观测方案设计和实施，进行了为期2个多月的现场实测，采集了大量的数据，得出了该孤岛工作面机风两巷回采巷道变形规律、采动影响范围、超前支承应力状况等矿压显现特征，为孤岛工作面的后期开采工作奠定了实测基础。

1 工作面概况

3306工作面为孤岛工作面，其北部为3308工作面采空区，南部为3304工作面采空区，该工作面沿煤层伪斜方向推进。工作面所采煤层为山西组3＃煤层，煤层埋深为304～320m；煤层倾角为8°～13°，平均倾角为7.5°，煤层均厚为6.35m，平均采高为3.0m，设计走向和倾向长度分别为486 m 和156m；回风巷和运输巷煤柱尺寸分别为16m 和8m，机风两巷断面尺寸相同，且均采用“锚网”支护；顶板采用锚网+钢筋托梁，每排打设5根锚杆，间排距设计为0.8m×0.8m；两帮每排打设4根锚杆，间排距0.8m×0.8m；巷道顶板和两帮所用锚杆均为直径20mm×2200mm 的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，在锚固的铺设金属网，在断层、破碎区等特殊地带打设锚索进行补强支护。3304工作面和3308工作面分别于2012年6月和7月回采完毕，经过一年的稳定期开始掘进3306工作面，在掘进期间两帮移近量达到0.35 m，顺槽底鼓量最大可达0.9m。

2 矿压观测及结果分析

2.1 观测方案设计

在3306孤岛工作面回采巷道采用十字布点法观测和研究巷道变形情况，根据所得数据进行分析，总结巷道变性规律。在机风两巷工作面前方200 m 范围内各布置3个观测站，每个观测站布置2个测点，3个测站分别距工作面200m、170 m 和140 m，同一测站内两测点相距5 m。在工作面回采初期，在机风两巷煤壁内帮各布置3个应力观测测站，每个测站布3个测点，运输巷测点距开切眼分别62m（孔深4m）、63m（孔深5m）和64m（孔深6m），回风巷测点距开切眼50m（深度4m）、51m（深度5m）和52 m（深度6m），各钻孔应力计距底板距离均为1.5m。利用应力计数据采集仪定期对应力计读数进行采集，直至工作面推至应力计所埋的位置。

2.2 矿压观测结果分析

2.2.1 巷道变形规律分析

由图1-a可知，3306工作面运输巷顶底板移近量在400mm 左右，其中底鼓量为320mm 左右；两帮移近量在475mm 左右，内帮变形量为260mm；说明3306孤岛工作面顶底板变形以底鼓为主，两帮变形以内帮变形为主。由图1-b可知，3306工作面回风巷顶底板移近量在430mm左右，其中底鼓量为350mm 左右；两帮移近量在470mm左右，内帮变形量为310mm 左右；说明该孤岛工作面回风巷变形同机巷相似，均以底鼓和内帮变形为主。由图1巷道变形曲线还可知，在工作面前方75m 范围外，巷道较稳定，变形可忽略，随着工作面的逐渐推进，机风两巷均出现轻微变形，其中机巷在工作面推至距测点25～20m 时出现增大趋势，风巷在工作面推至距测点25～15m 出现增大趋势；随着工作面的持续推进，机风两巷变形均显著加剧，当测点处于工作面前方10～6m 范围内时，巷道变形强烈，底鼓加剧，两帮有煤体突出、片落。

图1 3306工作面巷道随工作面推进变形曲线

2.2.2 超前支承应力分析

（1）3306工作面进风巷应力计数据分析结果见图2-a。由图2-a可知，随着该孤岛工作面的不断推移，巷道煤壁内应力计读数开始发生变化，测点距工作面煤壁29～30m 左右时超前支承压力开始增大，但是变化速率较小；当测点推至距工作面煤壁17m时，支承压力变化明显加快；当测点距工作面6～8m范围时，顶板支承压力达到最大值，随着工作面的进一步推进，超前支承压力变化速率逐渐变缓。

（2）3306工作面回风巷应力计数据分析结果见图2-b。由图2-b可知，随着该孤岛工作面的不断推进，当所布测点距工作面煤壁34～25m 范围时顶板支承压力开始逐渐增大，当工作面推至应力计距煤壁24～20m 时，应力计读数变化有明显增大趋势；当测点距工作面煤壁8～6m范围内时，工作面超前支承压力达到峰值，之后应力计读数逐渐降低。

图2 3306孤岛工作面超前支承压力随工作面推进示意

3 结语

通过现场实测，掌握了3306 孤岛综采工作面回采巷道的矿压显现特征：

1）由巷道测站得到：①回采期间运输巷和回风巷顶底板移近量分别为400mm 和430mm 左右，两帮移近量分别为475mm 和470mm 左右，巷道变形以底鼓和内帮变形为主；②工作面受采动影响范围为工作面前方75m，受显著影响范围子在工作面前方25～15m，工作面前方10～8m 范围时巷道处于强烈变形破坏状态。

2）由应力计数据统计得到：工作面回风巷受采动影响的影响范围在距工作面煤壁35～30m 以内，显著影响范围为距工作面煤壁24～17m 范围内，工作面超前支承压力峰值位置为工作面煤壁前方9～6m。

由上可知，巷道变形规律与支承应力变化规律基本相符，两种实测方法同时使用有助于提高观测结果的准确性。

〔1〕闫吉太，梁广锋，安满林，等.“孤岛”综采放顶煤工作面矿压预测预报〔J〕.中国矿业大学学报，1996，25（4）：98-103.

〔2〕曹永模，华心祝，杨 科，等.顾北煤矿半孤岛工作面矿压显现规律研究〔J〕.煤炭工程，2012，（7）：71-73.

〔3〕张国平.大采高综采工作面矿压显现规律实测分析〔J〕.江西煤炭科技，2013，（4）：122-124.

〔4〕王振清，杨 雷，沈建波.孤岛工作面矿压显现规律探索〔J〕.山东煤炭科技，2013，（5）：164-166.

〔5〕路超元.孤岛工作面锚网支护回采巷道矿压显现及控制〔J〕.煤，2004，（3）：44-45.

〔6〕蒋凌强，沈建波，王友席，等.阳城煤矿1304孤岛工作面矿压显现规律研究〔J〕.煤矿现代化，2013，（6）：21-22.