1、煤壁矿压测定在沿空掘进中的应用摘要：随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高，我国的采煤技术取得了较大程度上的进步，为我国国民经济的发展以及工业水平的提高做出重要贡献。而在采煤过程当中，沿空掘巷是减少煤柱压煤，提高煤炭回收率的有效方法之一，目前这种技术已经在某些地区得到一定程度的使用。然而，由于沿空掘巷的力学环境与一般的煤巷存在着差异，因此在维护方面存在着较大的困难。针对这种情况，本文就对沿空掘巷围岩的矿压和位移进行长期观测，并进行研究与分析。 关键词：采矿工程； 沿空掘巷； 测试； 矿压； 支护 中图分类号： X752 文献标识码： A 文章编号： 1.工程简介 本文选取某一工程作为具体
2、研究对象，有效运用煤壁应力观测观测方法，并对某一工作面的矿压进行长期的系统测试。这一工程面的上限高程分布为-268m，下限高程分布为-305m,煤层的平均倾角约为 4.4左右，厚度大致为 2.6m。具体状况见表 1 所示： 表 1：工作面具体状况一览表 这一工作面一共揭露了十几条断层，在这其中存在 5 条的落差在1.52.5m 之间，剩下的断层落差都在 1.5m 以下。工作面采用走向长壁式采煤法，全部跨落法管理顶板。采用上跳跃式开采，回采时，与其上、下相邻的工作面均未回采。 2.工作面斜洞矿压观测 2.1 观测点布置 我们在工作面的下巷专门开辟了一个用于观测的洞室，通过这一观测洞室对沿空掘进巷
3、道的矿山压力以及围岩稳定性进行一定程度上的观测。斜洞自风巷上帮沿煤层跟顶掘进，掘进走向与风巷保持一定程度上的垂直，控制其长度为 12m,同时，还需要对斜洞与工作面收作线之间的距离进行一定程度上的控制，具体为 38.5m。在这一观测斜洞之内，对支架载荷剖面进行设置，按照从风巷向内的方向排序依次为P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7，这 7 个支架荷载剖面与风巷边缘的距离分别为 1m、3m、5m、7m、9m、10m、11m。在支架荷载剖面设置完成之后，在每个剖面靠收作线一帮棚腿下布置一个测点，并有效运用双膜式压力盒对矿压进行一定程度的测量。同时，为了保证工作面在推过斜洞之后此次观测仍然能够继续
4、进行，我们还专门埋设了屏蔽电缆。这样一来，就可以将测点数据有效的引至收作线以外 10m 处，然后再运用专门的仪器对其进行继续观测。 2.2 煤壁压力的显现 这一工作面斜洞矿压的观测一共用了 146d，所获得的数据量为 600多，具体情况见表 2 所示： 表 2：各测点残余支承压力在各个活动期内的影响时间一览表 根据上述的表格，制作了工作面收作后残余支承压力的分布曲线图，见图 1： 图 1：工作面收作后残余支承压力分布曲线 从上图中，我们可以发现观测斜巷沿工作面倾斜方向一共可以分为三个区域，这三个区域分别是塑性变形区、残余支承压力影响区以及原岩应力区。下面我们对这三个区域做简要的阐述：塑性变形区
5、，这一区域距离风巷边缘的距离在 04m 的范围之内，其矿压随着时间的增加而不断的衰减。此矿区的顶板滑动构造很发育，顶板与煤层之间的接触面为摩擦镜面，这一镜面滑动十分强烈，粘结性相对较差。因此，在滑动的作用之下煤层发生了一定程度上的破碎。在靠近底板的地方，具有糜棱结构，因此极易发生塑性变形；残余支承压力影响区，这一区域距离风巷边缘的距离在 410m 的范围之内。在观测区间内，此区域没有明显的变化，仍然保持着原先的弹性状态。原岩应力区，这一区域距离风巷边缘的距离较大，均在 10m 以上。将这一区域在开采之前与开采之后的矿压进行一定程度的比较分析，发现两种情况下的矿压都很小，变化也不是十分明显，矿压
6、始终保持在 5kPa 以下。显而易见，如此微小的矿压并不是由开采所引起的，根据研究与分析，结果显示由巷道围岩松动导致的可能性很大。 2.3 煤壁冲击地压的显现 出了上述的观测之外，我们还观察到了其他的一些小型冲击地压，共计 15 次，一般情况下，这些小型地压集中发生在停采之后的 30d 内，发生的位置主要在距离风巷边界的 69m 的范围之内。在冲击地压显现的同时，顶板也发生了较大程度上的下沉。具体情况见图 2 所示： 图 2：冲击地压分布与顶板下沉、距煤壁距离的关系 根据上图。我们发现在这些冲击地压中，有大部分都是发生在与煤壁之间的距离在 1820m 的范围之内，比例达到了 80%左右。除此之
7、外，在冲击地压发生的同时，顶板也出现了较大程度上的下沉，下沉量在40mm95mm 的范围之内。再对比一般的冲击地压，这一矿区的矿压显现与煤壁之间的距离较小，而且顶板的下沉量也相对较小。相关资料表明：冲击地压是矿井巷道和采场周围岩体由于变形能和重力势能快速释放而产生的急剧、猛烈的破坏性动力现象。根据这个定义 所观测的可能还属于矿压显现现象，尚构不成具有破坏力的冲击地压。 3.结束语 本文主要针对煤壁矿压测定在沿空掘进中的应用进行研究与分析。首先，对研究对象的地质情况进行了一定程度的介绍，然后在此基础之上从观测点布置、煤壁压力的显现以及煤壁冲击地压的显现三个方面阐述了作面斜洞矿压观测，并作了一定程
8、度上的分析。根据分析结果，得出结论：煤壁自采空区向外可分为 3 个区：塑性变形区、残余承压力影响区和原岩应力区。原岩应力区距采空区边缘距离大于 10m，塑性变形区距采空区边缘距离为 04 m， 而残余支承压力影响区距采空区边缘距离为 410 m。为了使煤巷不受残余矿压的影响，煤柱的宽度应小于 4m。希望我们的研究能够给读者提供参考并带来帮助。 参考文献： 1 谢文兵.综放沿空留巷围岩稳定性影响分析J. 岩石力学与工程学报. 2004(18) . 2 孟召平,彭苏萍.沉积岩体结构类型及其对煤炭开采矿压分布的影响J. 岩石力学与工程学报. 2004(09) . 3 姚精明,窦林名,王成胜.巷道冲击矿压的锚杆支护机理及实践J.煤炭科学技术. 2004(04).
