深部极软岩回采巷道围岩变形的控制

徐建春(江苏安全技术职业学院， 江苏 徐州 221011)

深部极软岩回采巷道围岩变形的控制

徐建春(江苏安全技术职业学院， 江苏 徐州 221011)

本文通过对某煤矿深部极软岩回采巷道围岩变形情况,提出了两帮适当强度支护、底角高强锚杆支护控制底鼓、高强全锚索支护控制顶板的非均匀围岩控制策略,实际运行取得了较好的效果。

深部软岩；回采巷道；围岩变形；控制

1 1316回采巷道围岩概况

某煤矿1316回采巷道埋深在600～750m之间，位于某向斜的轴部附近，残余构造应力有一定的影响；而岩石强度特低，且泥砂化现象比较严重，属于极软岩层。且受高垂直和水平方向应力影响，对于围岩变形的控制极其困难，为国内外罕见。

2 极软岩回采巷道围岩变形控制策略

我们在分析目前回采巷道围岩的各种控制，总结该煤矿现有的各种支护基础上，提出了高强全锚索支护控制顶板、两帮及底角锚杆支护的非均匀围岩控制策略。回采巷道布置的锚杆、锚索支护如下图1。

(1)高强全锚索顶板支护

每 排7根 支 护 的 锚 索(规 格 为2φs18．9)，间 排 距800mm×800mm；再采用2根锚索(规格为2φs18．9)加强进行补强，间距1600mm，排距2400mm。

(2)两帮及底角锚杆支护

两帮各采用锚杆d=22mm，l=2500mm的高强左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆2根，间排距800mm×800mm。两底角各距两帮300mm、倾角30°打底锚杆。从两帮底角距底板200mm、倾角20°打角锚杆，必要时在巷道底板中部辅以卸压切缝。

图1 回采巷道锚杆、锚索支护布置图

3 回采巷道矿压实测内容及观测方法

通过在巷道表面布设测站，观测巷道顶板下沉量、底鼓量、两帮的收敛量；通过向巷道周围岩体安装多点位移计观测深部围岩位移量；通过钻孔窥视仪器，观测巷道围岩破碎情况。

3.1 巷道矿压观测

3.1.1 巷道表面位移测站的布置

根据该煤矿的具体情况，布置4个测站，具体如图2所示，在两顺槽内距离切眼30m处布置第一个测站，60m处布置第二个测站，100m处布置第三个测站，200m处布置第四个测站，每个测站布置1个测面。

图2 巷道内测点布置示意图

3.1.2 表面位移测点布置及安设

在每个测面的顶、底板和两帮的中部各布置1个测点。采用“十字布点法”进行布置测点，每个测面中测点的设置如图3所示。

图3 表面位移测点布置示意图

3.1.3 观测内容及方法

主要观测内容包括顶两帮的收敛量OC和OD，底鼓量OB和顶板下沉量OA，O点需要用工程线来确定。距工作面100 m以外每周观测一次，60-100 m内每3 天观测一次，30-60 m内每2天观测一次，0-30 m范围内每天观察一次。当工作面采至测站附近时，可一天测读两次(预计此时由于设备的影响，观测较为困难，可以根据情况观测部分项目)。

3.2 巷道围岩深部位移观测

巷道围岩深部位移采用多点位移计进行观测，每条巷道内各布置2个测站断面。为方便观测，该测站断面与表面位移观测断面位置相同，即布置在离开切眼50m和100m处。每个测站测三个孔，两帮和顶板各一个，每个孔布置6个测点，分别是1m、2m、3m、4m、6m、8m。其具体布置如图4所示。

图4 围岩深部围岩布测

3.3 巷道围岩破坏情况

采用YZB型岩层钻孔探测仪探测回采巷道周围围岩的破坏情况。可用来探测、测量、记录裂口、裂缝等。通过反复对比实测图像，回采巷道的围岩破坏特征可以绘出。

4 回采巷道深部围岩变形分析

通过在巷道周围围岩体内安装深部多点位移计，可以大致的看出巷道周围岩体的运移情况。此次在1316工作面回采巷道中，各布置了2个测点，由于50m测点数据少且失效的点多，无法进行正常分析，这里通过分析1316工作面两巷100m测点的顶部和两帮布设的深部多点位移计变化情况，对巷道围岩的内部的位移进行简单分析。各测点均设置了6个点，分别为1m、2m、3m、4m、6m、8m。图5分别为1316工作面运输巷和回风巷的顶部多点位移计变化情况。

对于1316工作面回采巷道，安装的深部多点位移计假设最深部的8m点处所在围岩是不变化的，通过跟8m处的围岩对比，得到了图示的深部围岩变化情况。

1316工作面顶部的巷道支护采用长度4．3m的锚索支护，同时补以长度8．3m的加强锚索支护。普通锚索采用间排距800×800mm进行顶板支护，每排7根，加强锚索在巷道顶板的肩窝初进行补强支护，排距1．6m。通过上面分析可知，在4．3m锚索密集支护的情况下，产生了较好的支护效果，在巷道顶部3m以上的范围内，围岩向下的位移量(顶板下沉量)较小。1316工作面回采巷道的两帮采用直径22mm，长度2．5m的左旋无纵筋锚杆，左右帮各3根，采用间排距800×800mm进行支护。通过分析可知，在锚杆的支护条件下，围岩深部变形控制的很好，防止了围岩的剧烈变形，支护效果较好。

图5 1316工作面运输巷100m处顶部和两帮的深部位移变化

5 小结

(1)该煤矿巷道围岩变形采用两帮适当强度支护、底角高强锚杆支护控制底鼓、高强全锚索支护控制顶板的非均匀围岩控制策略是行之有效的。

(2)通过对1316综采面两回采巷道的持续表面位移观测，可以发现，1316综采面回采巷道的底鼓量最大，达到433mm，且变形较快，其顶板下沉量和两帮收敛量均相对较小。所以，1316综采面应注重对回采巷道底鼓的防止，以保障正常生产活动。

(3)由1316综采面回采巷道的表面位移随距工作面距离的变化情况，可以看出，在工作面前方围岩出现了三个阶段，即围岩变形剧烈区(在距工作面14m)、显著区(在距工作面14～35m)和相对稳定区(在距工作面35m以外)，同时，数值模拟结果与实测超前范围基本吻合。所以，要加强对工作面前方超前影响范围35m内的巷道支护。