某礦掘進工作面上覆巖移動規(guī)律及支護技術探討

Summary：本文探討了掘進工作面上覆巖層的移動規(guī)律，提出支護方式對上覆圍巖體的移動具有重要影響，并結合某礦E2111進風順槽、回風順槽掘進工作面具體情況，提出采用錨網(wǎng)索支護技術，且觀測了E2111進風順槽掘進工作面頂板及兩幫的位移數(shù)據(jù)，結果表明，所提出的支護方式有效控制了掘進工作面的巷道圍巖變形，保證了掘進工作面的安全進尺。Keys：掘進工作面；上覆巖層；支護方式；圍巖變形1上覆巖層移動規(guī)律掘進工作面圍巖體受掘進工作的影響，打破了其原始的應力平衡狀態(tài)，應力重新分布，在圍巖體及支護結構共同作用下，達到新的應力平衡狀態(tài)，掘進工作面圍巖分為巖體較為破碎的松動圈，和巖體完整性較好但有變形的塑性區(qū)，以及受影響很小的彈性區(qū)，一般來說，松動圈的巖層雖然強度已有喪失，但仍存在殘余強度，若支護及時，裂隙發(fā)育規(guī)模不大，則松動圈仍可作為承載圍巖應力的巖體，但若支護不及時或支護方法不當，導致松動圈的規(guī)模和范圍較大，圍巖體破碎嚴重，完整性差，承載能力低，則圍巖支護壓力將大大增加，給支護安全帶來許多問題，圖1為巷道開挖后圍巖應力分布圖，如圖所示，巷道圍巖在水平方向上存在應力降低區(qū)、應力升高區(qū)、和應力穩(wěn)定區(qū)，巷道開挖后，破裂松動區(qū)一般包括工作面直接頂和基本頂?shù)牟糠輩^(qū)域，直接頂和基本頂雖有裂隙產(chǎn)生，但仍可形成砌體結構在圍巖應力的作用下保持平衡，此時，若支護不當，則直接頂和基本頂可能發(fā)生垮落，造成工作面的初次來壓，若上覆圍巖體的垮落趨勢不能得到有效控制，則基本頂上方的關鍵層也可能發(fā)生破斷失穩(wěn)，若關鍵層垮落，則掘進工作面將產(chǎn)生大范圍的來壓，來壓劇烈程度大，嚴重威脅工作面頂板安全。圖1

開挖巷道后圍巖應力分布由以上分析可知，支護作用對于掘進工作面的頂板安全起著決定性作用，具體支護方式及支護阻力的選擇應根據(jù)煤礦掘進工作面實際地質條件來選定。一般來說在圍巖體較破碎強度較低時，應進行及時支護，防止破碎區(qū)的進一步發(fā)展；而當圍巖體完整性好、強度大時，應進行柔性支護，采取一定的讓壓措施，讓圍巖體發(fā)生一定的可控變形，從而減小支護結構的支護阻力，發(fā)揮圍巖的自承作用，使圍巖成為支護結構的一部分?？筛鶕?jù)圍巖壓力與支護阻力特性曲線，來選擇合適的支護阻力及支護時間。2工程概況某礦首采工作面E2111可采煤層厚度0.5～1.6m，偽頂破碎易冒落，難以控制，要帶采偽頂，因此確定采高范圍1.1～1.8m。偽頂和夾矸硬度在f=4以下，煤質硬度f=2與f=3之間，埋深700～750m，工作面最大走向2800m，最小1800m，底板硬度f=2.3頂板硬度f=2.1，煤層傾角4°以下，進風巷寬×高=3.8m×2.8m，回風巷寬×高=3.4m×2.4m。頂板為黑色泥巖，底板為粘土巖、泥巖，巖石和煤的硬度雖然不算太大，但對采煤機和刮板機而言硬度已經(jīng)不算小，屬硬質煤，并且割巖、運巖、硬度長期不變，工作面走向長度大、推采時間長。3支護設計3.1基本支護理論在該工作面回風巷和進風巷的掘進過程中，采用何種支護方式成為首要問題之一，若支護強度過大，不僅耗費財力物力，且不一定能達到最好的支護效果，有可能造成支護阻力過大，破壞支護結構，甚至發(fā)生錨桿的拉剪破壞，嚴重威脅掘進工作面的安全施工；若支護強度過小，雖然節(jié)省了耗材，但掘進工作面上覆圍巖體的破碎區(qū)域可能會得不到控制，而進一步發(fā)展，發(fā)生大面積來壓，造成掘進工作面頂板失穩(wěn)。3.2支護方式在E2111進風巷、回風巷掘進工作面頂板和兩幫布置位移監(jiān)測計，來觀測頂板及兩幫的位移，設專人進行數(shù)據(jù)讀取與記錄，觀測周期為每班一次，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，預測預報巷道圍巖的安全問題，本文選取E2111進風巷頂板位移及兩幫的位移數(shù)據(jù)，來分析評價支護方式的效果及合理性。E2111進風巷掘進工作面頂板最大位移量發(fā)生在距離工作面約200m處，位移量為60mm，且頂板位移量整體上先增后減，符合支護規(guī)律，E2111進風巷掘進工作面兩幫最大位移量約為45mm，兩幫位移曲線整體規(guī)律與頂板位移曲線相同，以上數(shù)據(jù)表明，在某礦E2111進風巷、回風巷掘進工作面采用錨網(wǎng)索支護技術達到了應有的支護效果，保障了掘進工作面的安全。5結論（1）探討了掘進工作面上覆巖層的移動規(guī)律及開挖后巷道應力分布規(guī)律，提出支護方式對上覆圍巖體的移動具有重要影響；（2）結合某礦E2111進風順槽、回