孤岛工作面沿空巷道矿压显现规律研究

舒建

摘 要：文章以11416矿综采工作面为研究对象，在分析了综采工作面的开采条件、支护条件、地质条件的基础上对巷道围岩变形、工作面支架工作阻力进行了监测，最终得到了孤岛工作面沿空巷道矿压显现规律。研究结果表明，孤岛工作面沿空巷道矿压增加明显，大大增加了其支护难度，需要加大其支护强度。

关键词：孤岛工作面；沿空巷道；矿压显现

引言

伴随我国科学技术水平的不断提高，煤矿开采工作面回采情况日益复杂，相较于常规的开采工作面，矿压显现明显的孤岛工作面在回采工作中日益增多。伴随孤岛工作面覆岩宏观结构的改变以及运动规律的变化，工作面矿压显现规律也随之改变。由于孤岛工作面开采过程中应力集中程度增加，从而加剧了回采巷道矿压显现程度，从而对巷道维护工作提出了更高要求。

1工作面概况

1.1工作面位置及四临采掘情况

11416工作面为东一B组采区6煤层四阶段，西起东一B组采区下山，东至-720东二轨道石门。上顺槽煤层底板标高为-644.7～-657.1m，下顺槽煤层底板标高为-698.0～-708.9m。本面为孤岛面，上阶段11316工作面已于2013年12月25日收作；下阶段21116工作面已于2014年9月30日收作；西边11426工作面已于2013年10月10日收作。上覆8煤、下伏4-2煤均未采掘。本面上方布置有11416顶抽巷，内错上顺槽平面距离64.7m，巷道底板与6煤层顶板间距10.7～18.3m。

1.2工作面开采条件

工作面可采走向1654m，倾向232.6m，煤层倾角12.7°，煤层呈黑色，块状，局部粉末状，属半暗型煤。本面6煤层不稳定，沿顺槽方向煤层底板起伏大，煤层厚度为0.1～4.8m，平均煤厚2.4m，煤层结构0.8（0.3）1.3，煤厚變化大，有增厚、变薄、分层、合并等现象。

1.3巷道支护方案

上顺槽及下顺槽均采用锚梁网+锚索支护，5.5m×3.2m（净宽×中高）；局部为U型棚加强支护，U型棚规格为宽×中高=5.7m×3.5m。

2巷道矿压显现规律监测

使用测杆测试巷道相对变形量，判断巷道稳定性；利用煤体应力计监测煤体内部应力变化，根据其变化情况采取相应的解决措施指导安全生产；使用多点位移计监测巷道内部位移量，判定巷道稳定性。

2.1巷道相对变形监测

在监测巷道变形情况时，可以在运输巷和轨道巷内设立位移观测站点来观测采动对巷道变形的影响，具体可在异常区设立4个观测站，在正常区设立4个观测站，每个观测站分别设两个观测断面，采用“十”字布点法进行布点，在测读时可采用测杆和钢卷尺进行。观测结果如图1和图2所示。

由上图可知，伴随孤岛工作面的位移变化，测站距离工作面越来越近，顶板的累计下沉量也逐渐增大。采动的影响如下：第一，无采动影响阶段，该区域巷道受回采影响相对较小，巷道顶底板累计移动量较小，巷道维护情况良好；第二，采动影响平缓阶段，伴随工作面的推进，在30～68巷道受工作面矿压作用，下沉速度增加明显；第三，采动影响剧烈阶段，在0～30m范围内巷道受回采影响较大，变形剧烈。因此可以得出，机巷超前影响范围68m内应超前加强支护。

2.2煤体应力变化监测

将1号煤体应力计布置在风巷工作面侧，深度控制在九米左右，煤体应力计距离工作面19.5米，安装应力计第10天，观测应力计变化情况可知伴随工作面的推移，煤体应力计的应力值一直在逐渐递增，而在监测的第11天晚上23：06：00分达到峰值5.18MPa，之后工作面推进大约6.6m，而3号煤体应力计应力发生了剧烈变化，应力值猛降0.8MPa，这种现象充分说明媒体应力计附近的岩石已经开裂松动，从而导致应力计所受压力出现极大改变，通过分析可以得出应力曲线基本符合工作面前方超前支撑压力曲线，基本符合矿压观测规律。

通过观察监测结果并进行深入分析可以总结出采动影响如下：第一，无采动影响阶段，结果表明距离工作面在40m以上的巷道受回采影响相对较小，巷道顶板下沉速度也相对较小，而巷道维护情况良好；第二，采动影响平缓阶段，伴随工作面的推进，在21～40m范围内，受工作面超前支撑压力作用，巷道顶底板移动速度逐步加快；第三，采动影响剧烈阶段，伴随工作面的推进，在距工作面煤壁前方21m以内，由于受回采动压的强烈影响，巷道围岩变形剧烈，变形速度明显加快。由此可以得出，在正常区域内上顺槽超前影响范围小于40米，应提前加强巷道支护，这与巷道相对变形监测结果相符合。

2号煤体应力计布置在风巷实体煤侧，深度为7m，从煤体应力计距工作面距离12.5～85.8m期间，应力值变化很小，几乎是一条直线，这主要是因为所在风巷不是沿空巷道，而且顶板条件比较好，所以巷道受采动影响较小，安装应力计第10天，观测应力计变化情况可知伴随工作面的推移，煤体应力计的应力值一直在逐渐递增，而在监测的第11天晚上23：37：00为止应力值快速降低且在第11天晚上23：37：00分达到最低值3.44MPa，安装第13天夜班煤体应力计进入采空区，之后由于处于采空区应力降低区，所以应力继续降低直到3.37MPa煤体应力计进入采空区约39m（第17天）左右，冒落研石压实，所以应力计处于应力增高区，之后压力缓慢增加，当应力计进入采空区约78m（第19天）处时进入原岩应力区，往后应力值变的很稳定。通过观察可以看出，应力曲线基本符合工作面前后支撑压力基本符合矿压观测规律。

结论

第一，由于工作面上、下顺槽都为沿空巷道，工作面为孤岛工作面，受原采空区压力影响，应增加超前支护距离，并加强支护，支护距离要大于100m，根据巷道情况采取相应的卧底方式。

第二，11416孤岛工作面与上下区段的采空区工作面约有7m煤柱，易发生冲击地压危险，因此应加强回采期间矿压的监测与防治。

第三，通过现场实例表明，顶板支护强度相同时，孤岛沿空掘巷顶板下沉量是普通沿空掘巷顶板下沉量的1.31～1.33倍。

第四，孤岛工作面超前支承压力增加明显，孤岛工作面沿空掘巷围岩变形量剧增，支护难度加大，为保障安全施工必须增加孤岛工作面支护强度。

第五，通过矿压观测可知，11416孤岛工作面巷道松动圈半径在3～4m之间，支护难度加大。工程实践表明，锚网索和注浆加固联合支护可有效的控制孤岛工作面沿空掘巷围岩的变形量，巷道支护效果良好。

参考文献：

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[2]崔满堂，毛传森，王少楠，李春霄，谭兴.楔形护巷煤柱沿空巷道矿压显现规律研究[J].中国煤炭，2016，42（06）：48-50+57.