黄陵二号煤矿回采巷道围岩变形监测及分析

2019-08-08李晓辉

陕西煤炭 2019年4期

李晓辉

(陕西黄陵二号煤矿有限公司，陕西黄陵 727307)

0 引言

当前，黄陵二号煤矿正在开采二盘区和四盘区的2#煤层。系统研究二盘区和四盘区巷道围岩的变化规律，对实现开采工作面准备巷道掘进的安全高效推进具有十分重要的作用。因而，开展巷道围岩变形监测，分析巷道围岩中的变形与位移特点及其影响因素，摸清巷道围岩的变形规律，最终优化巷道支护设计与施工技术，将为煤炭生产提供有效的技术支持。

1 巷道破坏现状

为了后期进行监测工作，对巷道进行实地勘测调查，经调查发现由于开采工作的不断进行，已经造成部分巷道不同程度的破坏，巷道破坏主要有以下几种情形[1-3]。①整体稳定，局部掉落—本次监测所处巷道整体较为稳定，但局部破坏较为严重，部分区域有声响，且煤柱部分位置有掉落现象；②顶部冒落—冒落宽度宽窄不一，有的达整个巷道宽度，有的宽度仅有1 m，冒落高度有的高达3～5 m，有的仅有明显破裂线，冒落长度有的长近30 m，有的仅在5 m左右；③片帮，底臌—巷道产生严重底臌，底臌几乎遍及整个巷道，底臌量多达2 m以上，变形巷道不同程度均出现底臌现象；④锚杆预紧力小，扩散效果差，不能有效控制顶板变形，锚杆杆体强度低，存在拉断情况。

2 监测方法

2.1 多点位移计测试

用巷道顶板离层指示仪可以测出每个测点处距巷道顶板不同深度的顶板离层量和所在位置，但1个测点所测出的结果只能说明测点自身及其附近巷道顶板的离层情况，要想对整个巷道顶板的离层情况进行监控，则需在巷道内每隔一定距离设置1个测点，由这些测点在所要监测的巷道内形成一条监测线，定期对这些测点进行观测，就可以达到对整个巷道顶板进行监测目的。顶板离层量日常观测主要是依靠顶板离层量危险“临界值”来判断顶板是否有垮落的危险[4-5]。对每条巷道来说，其巷道顶板离层量的危险临界值都应有两个，即锚杆锚固范围内和锚固范围外应有不同的离层量危险临界值。

在实测中常用的方法是，当发生巷道顶板垮落现象时，则直接取此处顶板离层量作为预报危险的临界值，如果在所观测巷道中没有顶板垮塌现象发生，同时也无经验参数可供类比时，则可根据经验预设一个量值较小的离层量作为准临界值，在观测过程中逐步修正。如在观测过程中实际顶板离层量没有达到预设值且顶板也无危险情况发生，则继续使用预设值作为临界值。如在观测过程中实际顶板离层量达到或超过了预设临界值，但巷道顶板没有发生危险的迹象，则可适当加大预设临界值，然后再继续观测和修正。已有的观测结果可作为以后同类巷道观测的准临界值，即当以后在同类巷道中观测时，可以用此次观测没有发生顶板垮落危险时最大离层量作为临界值，当所观测的巷道顶板离层量小于此值时，则不必修正，如果大于此值，但顶板完好，无危险迹象，可将临界值增大至所观测到的离层量。

2.2 顶板岩层位移监测孔布置

顶板岩层位移监测孔分别在201辅运巷、203胶带巷、203辅运巷、409胶带巷及409辅运巷内布孔，203胶带巷、203辅运巷布孔断面为距掘进工作面5 m、25 m、45 m等断面；其余巷道布孔断面为任一联络巷中线位置，及向两侧20 m、40 m位置断面。若施工困难，钻孔位置可适当调整。每个断面分别布置顶部孔和帮部孔。钻孔可采取A、B形式之一(如图1)。孔深：顶部钻孔深度10 m，帮部钻孔深度6 m。孔径：所有钻孔孔径为φ45 mm，可用φ42 mm钻头实现。

a-顶面布置单孔;b-顶面布置双孔图1 顶板位移监测孔

3 监测结果及分析

3.1 监测结果统计

选用在410胶带巷监测数据进行分析，表1～6为监测记录表。

表1 410胶带巷多点位移计监测记录表

表2 410胶带巷多点位移计监测记录表

表3 410胶带巷多点位移计监测记录表

表4 410胶带巷多点位移计监测记录表

表5 410胶带巷多点位移计监测记录表

表6 410胶带巷多点位移计监测记录表

3.2 监测结果分析

根据前表中的数据，绘制出巷道各测试断面顶板离层量与测试面距回采工作面距离的变化曲线图，如图2、3、4所示。

图2 410胶带巷3#联络巷1#断面多点位移计监测数据变化曲线图

由图2可知，在距回采工作面94 m以外，顶板累计位移量变化不大，可认为顶板基本上处于稳定状态，没有发生离层现象。在距回采工作面94 m以内，随着工作面的推进，顶板累计位移量都不断增大，2 m处累计位移量最大为14 mm，4 m处累计位移量最大为12 mm，8 m处累计位移量最大为13 mm，10 m处累计位移量最大为13 mm。