朱 影 陳 宇

（昆明煤炭科學研究所）

我國煤礦每年的巷道掘進量約為20 000 km，其中70%～80%的巷道受到工作面采動應力影響，表現(xiàn)出嚴重底臌、圍巖大變形等特點，變形后的巷道圍巖再生裂隙發(fā)育，若不及時進行治理，最終可能導致冒頂甚至巷道的整體失穩(wěn)。采動影響下巷道圍巖穩(wěn)定性控制問題嚴重困擾著我國煤炭資源的安全高效開采［1-3］，國內外許多學者對此開展了研究［4-9］。

云南省地處我國西南邊陲，是我國重要的煤炭生產(chǎn)區(qū)域。云南省鎮(zhèn)雄礦區(qū)北部井田主采C5 煤層，煤田范圍大，煤層底板松軟，頂板軟弱破碎，巷道圍巖變形嚴重，經(jīng)常返修，尤其是受到采動影響后，會出現(xiàn)支護體失效的情況，存在較大的冒頂隱患，嚴重制約了綜采工作面的快速推進。

本研究以長嶺一號煤礦152106 工作面為工程背景，針對軌道巷受到采動影響變形嚴重的問題，采用現(xiàn)場監(jiān)測的研究方法，分析采動巷道圍巖變形特征，為巷道支護提供依據(jù)。

1 工程背景

云南東源鎮(zhèn)雄煤業(yè)有限公司長嶺一號煤礦是云南煤炭產(chǎn)業(yè)集團主力礦井，地處云、貴、川三省交界處的鎮(zhèn)雄縣城東北部，行政區(qū)劃隸屬于鎮(zhèn)雄縣塘房鎮(zhèn)。礦井始建于2005年，2011年投產(chǎn)驗收，核定生產(chǎn)能力為60 萬t/a，采用平硐開拓，布置有主平硐、副平硐和回風井。

152106工作面位于一水平101采區(qū)，工作面走向長1 222 m，傾向長200 m，采用單一走向長壁后退式綜合機械化采煤法，全部垮落法管理頂板。152106工作面有3 條平行巷道，分別是軌道巷、機巷和回風巷。軌道巷主要用作進風、運送材料、鋪設管線設備、排水以及行人，并作為相鄰的152107工作面的回風巷；機巷主要用作運煤及瓦斯抽放；回風巷主要用作回風和行人、瓦斯抽放、排水。在軌道巷與機巷之間，每隔100 m 左右布置1 個聯(lián)絡巷，采用錨網(wǎng)、錨索支護，主要用作通風、避難硐室及行人。工作面巷道布置見圖1。

軌道巷斷面凈寬為3.6 m、凈高為2.8 m，埋深約為375 m，頂板采用鋼筋樹脂錨桿、錨索、錨梁、皮帶（鋼繩）加鐵絲網(wǎng)進行支護，巷道幫部采用管縫錨桿、玻璃錨桿加鐵絲網(wǎng)進行支護。巷道支護斷面見圖2。

152106工作面開采C5b煤層，煤層產(chǎn)狀近水平，煤層傾角為2°～6°，煤層比較穩(wěn)定、厚度變化不大，煤層平均厚度為2.1 m，主要由亮型煤、半亮型煤、暗淡型煤組成，堅固性系數(shù)為2～3。C5b煤層頂板巖石層理較好，其直接頂為厚2.8 m的淺灰色粉砂質泥巖，強度較小，其上為0.5 m 厚的C5a煤層，C5a煤層主要由半亮型煤、暗淡型煤組成，煤層不穩(wěn)定。直接底為1.7 m厚的淺灰色的泥質粉砂巖，下為0.8 m 厚的C6a煤層，中部由亮型煤組成，頂部由半亮型煤組成，無夾矸?；镜诪楹穸? m 的層狀淺灰色粉砂質泥巖。煤層頂?shù)装寰C合柱狀圖見圖3。

2 采動巷道圍巖變形特征

152106 工作面軌道巷與機巷之間留設有寬度為8 m 的煤柱，在152106 工作面回采過程中，該巷道得以保留，并作為下一工作面的回風巷，因此，軌道巷受到采動應力作用時間更長，其變形也更為嚴重。軌道巷原巖應力和采動應力作用下，其圍巖破壞區(qū)域多為不規(guī)則形態(tài)，圍巖破壞深度、產(chǎn)生的變形量均不相同，表現(xiàn)出非均勻變形特征（圖4）。

（1）兩幫收斂嚴重。在工作面前方，距離工作面越近收斂量越大，并且工作面后方收斂量大于前方，煤柱側變形量大于煤壁側，兩幫上部變形量大于下部，煤柱側表現(xiàn)尤為顯著，在工作面后方測得巷道最小寬度為2.33 m（設計凈寬為3.6 m）。

（2）頂板整體下沉量大，底鼓劇烈。頂板呈整體下沉狀態(tài)，噴漿體有開裂情況，存在較大的冒頂隱患。工作面后方巷道底鼓劇烈，最大底鼓量達700 mm，并且煤柱側底鼓量大于煤壁側。

（3）支護體破壞嚴重。伴隨著巷道圍巖大變形，工作面后方頂板出現(xiàn)錨索、幫部錨桿破斷情況（圖5）。同時，還發(fā)現(xiàn)存在部分錨桿托盤、錨索托梁沒有緊貼巖面，錨桿、錨索的間排距不一致等施工質量方面的問題。

3 采動巷道圍巖變形規(guī)律現(xiàn)場監(jiān)測

巷道圍巖位移監(jiān)測能夠直接反映出圍巖變形情況，因此有必要監(jiān)測圍巖深部位移，以獲取采動影響下巷道圍巖變形規(guī)律。

3.1 測點布置

在152106 工作面軌道巷布置2 個礦壓監(jiān)測點，到工作面的距離分別為85和125 m，利用多點位移計分別監(jiān)測軌道巷頂板、兩幫深部位移。由于頂板錨網(wǎng)索支護中錨桿長度為2.2 m，錨索長度為6.3 m，為掌握錨桿、錨索的支護效果，頂板多點位移計基點深度分別取2和6 m。由于煤柱寬度為8 m，為掌握煤柱幫和煤壁幫圍巖變形情況，幫部多點位移計基點深度分別取1，2，3和4 m。

3.2 觀測結果分析

3.2.1 1號測點

1 號測點距工作面85 m，頂板及兩幫位移曲線如圖6、圖7所示。

由圖6 可以看出，在工作面推進至該測點前，頂板深部和淺部位移變化不大，當工作面推過該測點，即測點位于工作面后方時，淺部位移逐漸增大。當工作面推進至136 m，即測點位于工作面后方51 m時，深部位移突然增大，并隨著工作面推進，頂板深部位移逐漸增大，深部位移增加的速率大于淺部位移。這是因為受到采空區(qū)頂板垮落影響，工作面后方軌道巷頂板出現(xiàn)離層，造成深部位移急劇增大。

由圖7 可以看出，隨著工作面的推進，兩幫不同深度的圍巖位移均逐漸增大，整體上煤柱幫位移量大于煤壁幫。煤柱幫深度為3 和4 m 處的位移略大于1 和2 m 處的位移，當工作面推過該測點，即測點位于工作面后方時，深度為3 和4 m 處的位移變化速率明顯增大，在工作面推進至110 m，即測點位于工作面后方25 m 時，深度為3 和4 m 處的位移幾乎不再變化，而1 和2 m 處的位移仍隨著工作面的推進繼續(xù)增大（圖7（a））。

煤壁幫深度為2 和4 m 處的位移量略大，當工作面推進至85 m，即測點位于工作面后方時，深度為2和4 m 處的位移增加的速率明顯大于深度為1 和3 m處；當工作面推進122 m，及測點位于工作面后方37 m 時，深度為2 m 處的位移不再增加，深度為4 m 處的位移則隨著工作面的推進持續(xù)增大（圖7（b））。這表明在超前支承壓力作用下，軌道巷幫部位移緩慢增加，而工作面后方支承壓力對兩幫的穩(wěn)定性影響更為顯著，導致幫部深部位移明顯增大。

3.2.2 2號測點

2 號測點距工作面125 m，頂板及兩幫位移曲線如圖8、圖9所示。

由圖8 可以看出，當工作面推進距離測站小于15 m 時，頂板深部和淺部位移逐漸增大，當工作面推過該測站，即測站位于工作面后方時，隨著工作面的推進，深部和淺部位移均持續(xù)增大。這反映出在超前支承壓力影響下，巷道頂板出現(xiàn)下沉，并且工作面后方支承壓力對頂板的影響更為明顯。

由圖9 可以看出，當工作面距離測站約40 m 時，兩幫深部位移呈現(xiàn)增大的趨勢，并且煤柱幫位移量大于煤壁幫。煤柱幫深度為1 m 處的位移幾乎沒有變化，深度為2，3 和4 m 處的位移隨著工作面的推進逐漸增大；當工作面推過該測站，即測站位于工作面后方時，深度為2，3 和4 m 處的位移變化速率明顯增大，并且位移不斷增加，而1 m 處的位移隨著工作面的推進略有增加（圖9（a））。

在距離工作面小于40 m時，煤壁幫深度為4 m處的位移變化速率略大，當工作面推進125 m，即測站位于工作面后方時，煤壁幫不同深度的位移均逐漸增大，深度為2，3 和4 m 處的位移增加的速率明顯大于深度為1 m 處的位移，并且隨著工作面的推進，不同深度的位移均持續(xù)增大（圖9（b））。這表明與超前支承壓力相比，工作面后方支承壓力對幫部的影響更明顯，并且在超前支承壓力和后方支承壓力作用下，巷道兩幫變形不斷增大。

4 結 論

（1）在采動影響下，作為保留巷道的152106 工作面軌道巷圍巖變形呈非均勻特征。工作面前方巷道圍巖變形量大于工作面后方，巷道煤柱側變形量大于煤壁側，頂板出現(xiàn)離層，并且靠近煤柱側底臌量更大。

（2）工作面后方2～6 m 處頂板出現(xiàn)離層，兩幫位移量明顯增大，表明工作面后方支承壓力對軌道巷影響更為顯著。

（3）為了控制采動影響下巷道圍巖變形，建議對軌道巷頂板補打加強錨索，煤柱幫打設對穿錨索，并根據(jù)實際情況，考慮在巷道內打設單體液壓支柱。