构造复杂区域工作台巷道变形观测与分析①

郭丛军

(开滦集团林南仓矿业分公司，河北唐山 064106)

构造复杂区域工作台巷道变形观测与分析①

郭丛军②

(开滦集团林南仓矿业分公司，河北唐山 064106)

构造复杂区域往往是岩层破碎区域，在规划设计时，要综合分析各地地质资料，避免把巷道布置在构造复杂区域附近，这样不但可以减小巷道掘进困难，而且对巷道支护、人员安全都会提供保障条件。通过对1020工作面构造复杂区域巷道掘进时的变形监测、分析，为以后类似设计及巷道支护提供宝贵经验。

褶曲;集中应力区;移近量;工作面;构造复杂区域

0 引言

在井下巷道掘进过程中，要密切关注现场情况，对地质异常区域要利用现有资料进行综合分析，谋划支护条件，配备相应设备或合理优化设计，减小今后不必要的维修工作。同时，为以后快速掘进和回采提供有利条件。如果盲目掘进，遇构造复杂区域，压力异常显现时，巷道将会出现严重变形，严重威胁通风、运输、行人安全。

1 构造复杂区域工作台概况

1.1 工作面位置及相关参数

1020工作面位于－400水平东一采区煤12最上一个工作面，1020工作面西起东一轨道上山，东至－400东大巷以西295m，北临－65m冲积层防水煤柱线，南至－400东大巷以北70m。工作面走向长度817.5～890.8m，倾向长48～66m，平均62.4m，煤层厚度2.5～6m，平均厚度4.5m，倾角8°～45°，平均倾角为21°(参见图1)。

1.2 工作台地质构造

1)火成岩：距1020工作台下运开口153m和201m处共遇见两次火成岩，宽度1m左右在上风巷相应位置也遇到火成岩的侵入，预计工作面在回采过程中将有两处火成岩岩墙侵入。

2)断层：工作面巷道在掘进过程中共遇见17条断层，落差在1.0～4.0m，对工作面有不同程度影响的断层有F2、F3、F4、F10、F12、F13、F14和F15，其中F2和F4断层可能贯穿整个工作面，对工作面影响较大。

3)褶曲：通过掘进观察及地质探测工作发现后480m巷道位于褶曲附近，其中上风道后450m位于一NW向的向斜轴部及以南，下运后480m与SE背斜轴相交及NW背斜南翼。

1.3 煤层情况

本工作台煤层系复杂型块状结构煤层，煤层稳定，煤厚变化不大，从顶板往下0.7m夹有一层0.3m厚左右的炭质粘土岩夹矸，呈碎块状，其下均为煤。因受褶曲影响煤层产状变化较大，以EW走向为主，局部变化为SW与NE之间;煤层倾角局部变化较大，由8°～45°变化。

图1 1020工作面工程平面图

2 掘进过程中顶板问题

2.1 顶板冒落情况

在掘进过程中煤层及顶板裂隙较发育，松散，并伴有淋滴水，掘进时上顶出现冒落，冒落主要向后路方向及掘进迎头巷道上顶方向，向前进方向冒落较少，冒落呈倒写或倾斜“V”形。

2.2 采取的措施

由于顶板破碎、冒落，在施工过程中采用半圆木、铁道、1.4m小板、锚杆及废旧(φ=50mm)带尖铁管等撞楔跟进支护，根据各种撞楔特征及使用条件综合利用，柔脆混合使用，有效控制了不同地段顶板事故。

3 巷道变形情况

3.1 插背小板状况

巷道掘进时，当班围岩应力显现不大，下一班主要表现在小板折断，发出噼啪的断裂声，金属网向外鼓，出现网兜征状。

3.2 金属拱形支架状况

如果架设的金属拱形支架不合格，将造成支架前倾后仰及扭向，受压后更严重。卡缆搭接处出现滑动，巷道柱肩往上棚子压扁，宽度明显减小，巷道出现底鼓。

4 巷道围压观测结果与分析

4.1 观测方法

采用十字布点法观测巷道顶高、底鼓及两帮移近量，沿工作面每隔50m设一个观测站。

4.2 观测结果

通过四周观察巷道应力集中区与非应力集中区高宽平均周移近量，参见观测表1，巷道移近速度曲线如图2。

表1巷道应力集中区与非应力集中区高宽平均周移近量表

表1 上风及下运道日变形量分析对比表单位：mm

图2 巷道移近速度曲线

4.3 观测结果分析

根据工作台巷道矿压观察分析，同一区域压力集中区几乎是非压力集中区变形的3倍，即褶曲附近压力远远大于单斜煤层巷道压力;巷道前期变形较大，变形严重，后期趋于稳定;褶曲附近与单斜煤层巷道上下变形几乎一致，而左右两帮变化较大，即水平压力较垂直压力大。

5 结论

通过构造复杂区域工作台巷道掘进过程中巷道围岩监测、分析得出以下结论：

1)在规划设计时，要综合分析各种煤层地质资料，合理布置巷道，地测工作及时跟上，发现问题及时修改设计。

2)构造复杂区域附近煤层较松散破碎，易冒落，巷道压力异常显现，必须加强支护，减小因压力较大而造成不必要的维护工作量及维护费用。

3)巷道褶曲轴或煤层变化不稳定处水文地质条件异常复杂，对于这些区域要及时安设排水设施，只有排水设施到位才能保障进尺，加快成巷速度。

［1］钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制［M］.江苏：中国矿业大学出版社，2003

［2］阎琇璋.煤矿地质学［M］.江苏：中国矿业大学出版社，2000

［3］徐永圻.采矿学［M］.江苏：中国矿业大学出版社，2003

Analysis of complex structures and study area roadway deformation

GUO Congjun

(Kailuan linnancang Mining Branch，Tangshan Hebei064106)

Complex structures always are fragmentized rock regions.In the planning and designing of them，we should comprehen sively analyze geological data of different places and avoid disposing the roadway near the complex structures.It can not only re duce the tunneling problems，but also can provide ensuring for the roadway shoring and personnel safety.By means of deformation monitoring and analysis of the complex structures of 1020 Working Face at the time of roadway drilling，it provides valuable experience for such kind of designing and roadway shoring.

fold;concentrated stress region;moving quantity;working face;complex structures

TD263

A

1672－7169(2011)03－0028－03

2011－05－27

郭丛军(1981－)，男，河北邯郸人，助理工程师，开滦林南仓矿业分公司生产技术部管段工程师。