两次采动影响下巷道底鼓实测对比分析

程 杰

（潞安集团高河能源有限公司，山西 长治 047100）

底鼓在煤矿巷道中经常发生，巷道底鼓使巷道断面缩小，阻碍运输、通风和人员行走，影响生产和威胁生产安全，而随着煤矿现代化水平的不断提高以及开采环境和超前支撑压力的复杂化，回采巷道底鼓现象越来越突出[1-2]。国内外专家学者针对于双采动影响造成的回采巷道的底鼓机理与控制的专门研究比较少。高河煤矿核定生产能力为750万t/a，由于对巷道底鼓机理上的模糊，可能会造成大量资金浪费、巷道报废等现象的发生，所以对受双采动影响的回采巷道底鼓机理进一步研究，对高河煤矿的安全高效生产具有重要意义。

1 概况

E2305工作面位于高河矿东二盘区，东部为E2303综采工作面，工作面主采二叠系3#煤层，煤层埋深394～453m，煤层平均厚度为6.5m，煤层倾角为1～7°。该工作面位于高河背斜轴心区域，整体向西倾斜，该背斜轴部平缓，根据掘进揭露情况，轴部地应力集中，会出现底鼓、严重片帮现象和裂隙发育。E2305工作面按两进一回布置，即胶带顺槽、进风顺槽进风，回风巷回风，见图1。工作面采用走向长壁、后退式低位放顶煤一次采全高，工作面采高3.5±0.1m，放煤高度3.0m，采放比1:0.86。E2305胶带巷设计断面大小为5.5×3.75m，巷道至掘进完成后，E2303工作面才开始回采，所以胶带巷先后经历E2303工作面和E2305工作面两次采动影响，在E2305工作面超前支承压力和E2303侧向支承压力的共同作用下，煤体较为破碎，承载能力较差。

2 矿压观测方案设计

为了研究E2305胶带巷底鼓规律，将测站布置在E2305胶带巷中。E2305胶带巷属于比较特殊的回采巷道，巷道从开掘到报废，由于采动影响和应力重新分布，E2305胶带巷围岩变形经历了三个阶段：阶段一，在煤体内掘进E2305胶带巷引起的围岩变形；阶段二，E2303工作面开采时引起的围岩变形；阶段三，E2305工作面开采时引起E2305胶带巷围岩变形。矿压观测主要观测巷道表面的宏观变形情况，着重观测巷道底板的变形情况，记录底鼓的变化量及变化速度，为了便于分析，将围岩变形的阶段Ⅰ和阶段Ⅱ称为单采动影响，阶段Ⅲ称为双采动影响。

图1 E2305工作面胶带顺槽布置示意图

在E2305胶带巷共布置有2个测站，在距离工作面228m和382m处分别布置一个测站1#和2#。每个测站安装锚杆测力计、深部位移计、表面位移标定点。在所选位置，采用“十字测量”法布置测站，在两帮距离底板1.5m设置固定点，设置工程线，从顶板中间向下垂直设置工程线，两线垂注相交，用普通钢卷尺进行测量并记录读数，巷道表面测量的物理量包括：OA、OB、AB、OC、OD、CD的测量，见图2。

图2 表面位移测点示意图

3 单采动与双采动影响下巷道底鼓变形对比分析

E2305胶带巷经历了两次采动影响期，第一次采动影响期为E2305胶带巷掘进期和E2303工作面回采影响期，第二次采动影响期为E2305工作面回采影响期，按照E2305胶带巷在不同时期受到的采动影响程度，将第一次采动影响期称为单采动影响，在E2305工作面回采期间，E2305胶带巷在第一次采动影响结果基础上再次受到影响，称为双采动影响。当E2303工作面回采完成后，工作面即刻搬家，进行E2305工作面回采，E2305胶带巷进入E2305工作面采动影响期，在此期间不考虑岩石蠕变引起的底鼓量。

对两次影响期结束后所测巷道底鼓量进行对比分析，观察E2303工作面采动及E2305工作面采动对巷道底板岩层的影响程度，底鼓量及底鼓速率，见图3和图4。

图3 E2303工作面回采期间底鼓量及底板变形速率

图4 E2305工作面回采期间底鼓量及底板变形速率

（1）E2303工作面回采期间，E2305胶带巷处于第一次采动影响期，影响范围从E2303工作面距测站120m到工作面推过测站150m。在此期间，巷道底鼓量逐渐增大，由于E2305胶带巷与E2303进风巷之间存在35m煤柱，E2303工作面推过测站之前所受到的超前支承压力影响要小于工作面推过测站之后采空区方向形成的侧向支承压力的影响，最大变形速率出现在工作面推过测站25m处，最大变形速率为25mm/d，在第一次采动影响结束下，巷道底鼓量增加了338mm。

（2）E2305工作面回采期间，E2305胶带巷一直受到E2303工作面回采引起的侧向支承压力作用，巷道底板存在一定变形速率，巷道底鼓量逐渐增加，当E2305工作面推进距离测站150m时，巷道变形速率逐渐增大，巷道底鼓变形量明显变大，最大变形速率为31mm/d，当工作面推过测站时，巷道底鼓量增大了511mm，达到920m，巷道底鼓量增加量占巷道使用周期总底鼓量的55.5%。

（3）从两个时期巷道底鼓量大小对比可知，在E2303工作面采动影响下，巷道浅部围岩已经产生破坏，且塑性区逐渐向围岩深部延伸。当回采巷道受到E2305工作面采动影响时，已经较为破碎的巷道底板破坏更加严重，围岩中的塑性区受到E2305工作面采动产生的支承压力的影响，遭到破坏变形，相较于围岩由原岩应力到破坏，处于塑性区的围岩更易变形破碎，底板围岩的稳定性较小，巷道底板产生较大的底鼓量。

4 结 论

E2303工作面胶带巷受到E2303工作面和E2305工作面的双采动影响，其中E2303工作面采动影响期间，胶带巷底鼓量增加了338mm，最大变形速率为25mm/d，巷道底鼓量占巷道使用周期总底鼓量的36.7%。E2305工作面采动影响期间，巷道底鼓量增加了511mm，最大变形速率为31mm/d，巷道底鼓量占巷道使用周期总底鼓量的55.5%。所以，巷道使用周期的底鼓量主要由E2305工作面采动引起，巷道围岩变形量很大，难以满足E2305工作面回采期间的正常使用，需要起底、补强支护等措施控制巷道底鼓变形。