急倾斜近距离煤层联合开采巷道围岩控制技术研究

2021-01-14

探索科学(学术版) 2020年3期

川煤集团广旺公司代池坝煤矿四川广元 628208

1 前言

针对代池坝煤矿急倾斜近距离煤层联合开采条件下巷道围岩控制技术进行研究，在现场调研和巷道围岩地质力学评估基础上结合工程经验，提出了31235工作面回风巷初始支护设计方案，通过采用地质力学评估、现场矿压观测、巷道围岩结构探测、巷道围岩位移监测、锚杆锚索受力监测等手段获得基础数据，结合物理试验、理论计算、数值模拟、工业试验等方法对巷道围岩矿压显现规律进行综合分析，对初始支护设计方案进行优化，形成正式设计，为代池坝煤矿类似煤层联合开采条件下工作面回采巷道支护提供了有效的技术支撑。

2 主要研究内容

2.1 现场调研与地质力学评估以31235工作面回风巷为支护试验点。通过现场调研与巷道围岩地质力学评估为巷道设计的基础和依据，其内容包括现场地质条件和生产条件调查、巷道围岩物理力学性质测定、地应力测量、围岩变形特征及锚杆/锚索粘结参数等。根据《煤矿巷道锚杆支护技术规范(GB∕T 35056-2018)》。

2.2 原岩应力参数测试地应力对巷道受力和变形进行力学分析的基础参数，井下巷道、硐室周围的应力分布以及相应的支护要求都与开挖前岩体中已存在的地应力场有关。由于井巷工程的状况及其支护体的支护特性与支护效果取决于地应力场、围岩性质、水文地质条件以及采掘施工过程等因素之间的相互影响、相互作用，因此，进行地应力测试十分必要。根据本煤矿开采现状和项目的研究内容，本项目安排在12#煤布置2个原岩应力测点，采用应力解除法测量地应力。

3 急倾斜近距离煤层开采巷道变形破坏规律的试验研究

对巷道表面变形、围岩深部变形、锚杆受力、锚杆锚固性能、围岩结构进行观测和分析，为巷道围岩控制技术研究提供可靠依据。

3.1 工业性试验在31235工作面回风巷进行100 m的工业性试验，参照巷道初始支护设计方案要求对试验段支护参数质量进行检验。

3.2 巷道表面位移观测为掌握巷道断面的变形收敛情况，为评价支护效果提供量化指标，间隔25m布置3个巷道表面位移测站。

巷道内布设表面位移观测站，采用“十字测量法”进行观测，观测断面上测点布置如图，观测巷道两帮移近量及顶板下沉量。

表面位移观测站布置

当测点距工作面100m外每周观测1次；当测点距工作面100m内每周观测2次；当测点距工作面50m内每日观测1次。在日常观测中测读AB、DO值，测量精度要求达到1mm，并估计出0.5mm。

3.3 巷道深部位移观测采用多点位移计观测初始支护设计条件下巷道围岩变形的规律，为分析巷道支护变形规律、评估支护方案合理性和优化巷道支护方案提供依据。在试验巷道顶板和采帮各布置2组多点位移计钻孔，观测巷道围岩岩层变形规律。钻孔沿掘进头布置，刚安装的两星期2天观测一次；之后一星期观测一次。统计观测数据，得出测点位移变化与时间关系、测点位置与位移变化率关系曲线。

3.4 锚杆拉拔试验进行锚杆拉拔试验，为分析锚杆的锚固性能、支护材料适应性和锚杆三径匹配合理性，为支护方案优化提供依据。在试验巷道的非采帮和顶板各进行3次锚杆拉拔试验，测量锚杆粘结参数，顶板药卷长度300mm，帮上药卷500-700mm。

3.5 围岩结构与巷道变形钻孔窥测在试验巷道顶板和采帮各布置2组钻孔，利用钻孔窥视仪观测围岩结构和围岩里层变形情况，为力学分析和支护方案优化提供依据。观测前要求在需要观测的岩体内钻取Φ28mm，深度10m钻孔。它由显示屏、安装杆及端部带摄像头的10m长光纤电缆组成。