近距离煤层采空区下回采巷道布置研究

2019-03-06王金梁刘文越冯建峰

中国煤炭 2019年2期

关键词：平巷测站底板

王金梁刘文越成斐冯建峰

(山西汾西宜兴煤业有限责任公司，山西省吕梁市，032302)

1 工作面地质及开采条件

图1 2#煤层1201工作面巷道布置

2 回采巷道合理布置分析

2.1 理论计算

L0≥(h1+h2)tanθ

(1)

θ——应力影响角，取35°。

图2 煤柱底板支承压力分布

图3 煤柱集中应力影响范围

2.2 数值模拟分析

根据矿井地质条件，采用UDEC建立工作面开采模型，模拟范围均取418 m×100 m(走向×倾向)，如图4所示。围岩物理力学性质参照该矿工作面实际岩体力学特性。节理特性考虑采动影响，围岩本构关系采用Mohr-Coulumb模型。模型的上边界为应力边界，根据覆岩厚度施加均布载荷，左、右、下三个边界为位移固定约束边界。

图4 不同布置方案的巷道围岩变形量对比

3 实测结果与分析

3.1 采空区下回采巷道布置

1201-2运输平巷和材料平巷永久支护均采用锚网梁索联合支护，支护材料为螺纹钢锚杆(顶板)、圆钢锚杆(两帮)、圆钢钢带、钢绞线、金属菱形网等。

图煤层1201-2工作面回采巷道布置

3.2 测点布置

在1201-2工作面运输平巷、材料平巷以及材料平巷与1201工作面绕巷垂直布置段各设置了5个测站，如图5所示。相邻测站沿巷道走向间距20 m，每个测站设置1个围岩变形监测断面，采用十字布点法，如图6所示，在顶板、底板和两帮中部各布置1个测点，观测工作面回采过程中巷道围岩变形情况，包括顶底板相对移近量及变形速度、两帮相对移近量及变形速度。用钢卷尺或测枪测读AB、CD值，读数精确到1 mm，并记录测站至工作面的距离。距工作面50 m之内的测站，每天观测1次，50～200 m之内的测站每两天观测1次。

图6 十字布点法示意图

3.3 观测结果分析

1201-2运输平巷的围岩变形情况如图7所示。由图7可以看出，巷道围岩变形速度较小，平均在6～8 mm/d左右，当测站距离工作面0～30 m范围时，由于工作面超前支承压力的作用，围岩变形速度增大。整体来讲，支护效果较好，围岩变形量不大，顶底板累计相对移近量平均为182 mm，两帮累计相对移近量平均为147 mm。

图7 1201-2运输平巷(内错5 m布置) 围岩变形速度和变形量变化曲线

1201-2材料平巷与1201绕巷垂直段的围岩变形量、变形速度曲线如图8所示。由图8可以看出，围岩变形量和变形速度相对内错5 m布置时明显变大，顶底板累计移近量平均为479 mm，两帮累计移近量平均为373 mm，出现了较为明显的底鼓、帮鼓及顶板破碎、下沉现象。围岩平均变形速度为10～14 mm/d。