赵固二矿14040下顺槽底抽巷围岩松动圈测定

卢运良

(河南焦煤能源有限公司 救护大队， 河南 焦作 454150)

巷道围岩松动圈的测定不仅是巷道支护强度、围岩稳定性评价以及底抽巷穿层抽采钻孔封孔参数确定的重要依据，还是瓦斯抽放、煤层注水、瓦斯压力测定等封孔深度的重要参考。准确测定巷道围岩松动圈大小成为巷道掘进过程中必不可少的工序[1]. 随着科学技术的不断进步和发展，巷道围岩松动圈的测试技术也越来越多。主要包括声波法[2-3]、多点位移计法、视频检测法(钻孔窥视法)、地质雷达法、地震波法、电阻率法和渗透法等。

早在1995年，双沟煤矿通过超声波探测技术对该矿开拓巷道围岩松动厚度进行了探测，确定了其巷道稳定松动圈[4]. 白海军等[5]采用超声波围岩裂隙探测仪对工作面辅运顺槽围岩松动圈的3个剖面进行了测试,测试结果为上榆泉煤矿巷道的支护参数优化设计提供了可靠的依据。王磊[6]通过岩层探测仪对巷道进行测定，对巷道围岩进行了分类，结论指导了巷道支护。

为掌握赵固二矿四盘区底板抽采巷巷道围岩松动圈分布规律，为矿井底抽巷支护、抽采设计提供技术指导，对该矿14040工作面下顺槽底抽巷进行了围岩松动圈测定。视频检测法(钻孔窥视法)作为松动圈测定的一种方法，通过钻孔成像仪直观窥视钻孔内围岩情况，辨别围岩破碎裂隙情况，分析围岩松动圈大小及范围。对比其他围岩松动圈测定方法，视频检测法(钻孔窥视法)具有操作工序简单、现场影响因素少、测定周期短、观测结果直观准确等优点[7]. 因此该次围岩松动圈测定采用视频检测法。

1 围岩松动圈测定方案

1.1 测试地点概括

松动圈测定地点为赵固二矿14040下顺槽底抽巷，位于矿区西部，地面标高+75.2～+77.9 m，工作面标高-688～-775 m. 巷道南邻F18断层保护煤柱，西南侧为未开采的14050工作面，西北接西轨道大巷，东北侧为未开采14040工作面。该巷道是为了14040工作面进行瓦斯区域治理的抽采巷道，布置在煤层底板中，巷道顶板与煤层底板之间岩柱在10 m左右。综合临近底板岩巷已揭露的地质资料和临近地质钻孔资料分析，巷道所揭露岩性大部分为泥岩、砂质泥岩和灰岩。该巷掘进过程中所揭露的岩层稳定，地质条件较简单，煤层顶底板情况见表1.

表1 煤层顶底板情况表

1.2 测试方案

采用视频检测法(钻孔窥视法)，使用CXK12(A)-Z矿用本安型钻孔成像仪对钻孔进行窥视，通过窥视视频及钻孔柱状展开图，辨别围岩破碎裂隙情况，分析围岩松动圈大小及范围。考虑到14040下顺槽底抽巷实际掘进长度为1 305 m，其中0～1 100 m已施工抽放钻孔，为了排除打钻对松动圈的干扰，该次测定在该巷道布置4个测点，具体测点布置情况见图1. 其中，3个测点为测定点，在1 100～1 300 m，1个为对比点，在已施工抽放钻孔范围，具体为巷道通尺600 m、1 150 m、1 200 m、1 250 m(可根据现场情况进行适当调整)，每个测点7个窥视钻孔，见图1b).

图1 松动圈测点布置方案示意图

2 测试数据分析

对每个测点上7个钻孔的窥视结果进行分析，统计每个钻孔内裂隙数量，分析钻孔内壁完整性。以2号测点1#钻孔为例，2号测点位于巷道通尺1 150 m处，距离巷道底板1 m，孔深6 m，钻孔直径32 mm. 钻孔窥视结果见图2. 由图2可知，孔内裂隙以剪切裂隙为主，孔壁两侧发生明显错位，在0.2～0.4 m处首次出现剪切裂隙，其次裂隙主要集中在1～1.8 m、2.2～3.2 m处，最远的剪切裂隙出现在3.6 m处。3.6～6.0 m钻孔孔壁完整，并未观察到裂隙及孔壁错位，可判定为不受巷道采掘影响，属于松动圈范围之外。综上所述，测点2中1#钻孔得到松动圈影响范围为0～3.6 m.

图2 2号测点1#钻孔图

综合其他结果分析得，受掘进影响，巷道周围岩体主要受到剪切破坏，产生大量剪切裂隙，巷道围岩发生明显错位，因此将错位裂隙产生的最远距离定为巷道松动圈最远影响范围。以此评判方法继续对同测点的其他钻孔进行分析，受文章篇幅限制，其他钻孔窥视结果不再展示，将同一测点的不同钻孔得到的钻孔窥视结果进行整合，将影响范围连起来即可得到测点处巷道松动圈范围断面图，同理绘制4个测点的围岩松动圈断面图(图3).

由图3a)可得,测点1(通尺600 m)围岩整体3.5 m以下裂隙破碎情况较多，巷道左帮围岩松动圈深度在2.8～3.0 m，巷道顶板围岩松动圈深度在3.3～3.5 m，巷道右帮围岩松动圈深度在3.8 m. 由图3b)可得,测点2(通尺1 150 m)围岩整体3.5 m以下裂隙破碎较多，巷道左帮围岩松动圈深度在3.3～3.6 m，巷道顶板围岩松动圈深度在3.2～3.4 m，巷道右帮围岩松动圈深度在3.6～3.7 m. 由图3c)可得,测点3(通尺1 200 m)围岩整体3.5 m以下裂隙破碎较多，巷道左帮围岩松动圈深度在3.4～3.6 m，巷道顶板围岩松动圈深度在3.2～3.4 m，但顶板4～4.4 m有一层软岩夹层，并产生原生裂隙，巷道右帮围岩松动圈深度在3.3～3.6 m. 由图3d)可得,测点4(通尺1 250 m)围岩顶板和右帮破碎裂隙整体在3 m以下，巷道左帮围岩松动圈深度在3.4 m，巷道顶板围岩松动圈深度在2.8～3.4 m，巷道右帮围岩松动圈深度在2.8 m.

图3 松动圈断面图

综上所述，14040下顺槽底抽巷整体围岩松动圈深度在2.8～3.8 m，故进行瓦斯抽采时，钻孔封孔深度应大于4 m.

3 结 论

1) 封孔深度应大于松动圈深度，其中顶板钻孔封孔深度还应超过4 m，防止漏气现象发生，提高抽采效果。

2) 对于围岩松动圈较深、抽采钻孔封孔难度大的区段，建议矿井采取壁后注浆加固等措施，改善巷道围岩条件，在提升巷道支护强度的同时能够有效保证瓦斯抽采效率。

3) 应做好14040下顺槽底抽巷围岩变形观测，对于巷道变形速率较大、支护效果差的区段及时采取补强支护措施。