中厚煤层复合顶板近距离蹬空开采工作面顺槽顶板稳定性研究

张忠浩++苏毅

[摘 要]为了分析综采工作面运顺巷道变形剧烈，尤其是顶底板移近量大的情况，本文结合地质概况，数据观测分析，以及理论分析的手段系统分析了巷道变形的各种因素。

[关键词]围岩结构；三带；巷道变形

中图分类号：D54 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0318-01

1 引言

顾桥矿1414（3）工作面，该面为南二采区下盘区13-1煤层首采面，位于采区的北侧，北临顾桂地塹断层带13-1煤层断层保护煤柱线，东侧为采区系统巷道，南侧及西侧均未开采。其下伏的1414（1）工作面已回采结束，1413（1）工作面正在回采当中。原本计划1414（3）工作面超前1413（1）工作面，但是中途由于1414（3）工作面出现倒架事故，导致其水平推进度滞后1413（1）工作面，且两面推进间距较短，相互影响剧烈。1414（3）工作面顶板覆有一层平均厚度为6.2m的砂质泥岩、13-2煤层、泥岩互层的复合直接顶，尤其是断层口附近，煤层顶板裂隙发育，易碎。在过断层或煤层变薄区，破顶底板时较为困难。综合这两大因素，本文对顾桥矿1414（3）工作面运顺1420m-1480m段顶底板稳定性进行研究。

2 顶板及断层构造影响

巷道开挖之前，围岩处于稳定、三轴应力平衡状态。一旦进行巷道挖掘活动之后，原有的平衡状态将受到破坏。尤其是当巷道的顶底板岩性较差的时候，受到影响后的矿压显现尤为剧烈[1]。工作面的顶底板岩性结构如表1所示。

根据地质预报结果可以得知，运顺的直接顶和直接底都是以泥岩结构为主，并且夹有一层煤线，顶板结构整体性较差，不能起到很好的支承作用。尤其是当运顺挖掘过程中遇到断层的时候，巷道势必要破顶开掘，原本整体结构性差的复合直接顶被破顶开挖之后，彻底受到破坏，无法起到铰接支撑作用，只是单纯的作为顶板载荷作用于巷道的支护设施上。工作面地质探放水测量结果也说明了，局部砂岩裂隙水在裂隙、节理或断层面的导通下可能直接向工作面充水，直接顶泥岩在淋水作用下结构失稳，也会对顶板下沉产生影响。运顺1420m-1480m段断层剖面图如图1所示。

3 邻近煤层开采活动影响

1414（3）工作面下覆的1413（1）工作面标高在-642.5m～-782.6m之间，工作面轨道顺槽外侧上方有1414（3）工作面运输顺槽、轨道顺槽，而1414（3）工作面得标高为-595.9m～-682.8m，根据三带理论可以计算出采动影响的范围[2]。

冒落带高度：

其中k-顶板严石碎涨系数，取1.2；m-采高3m，α-煤层倾角为4°；

裂隙带的高度一般为冒落带的高度2-3倍，即为30m-45m；

弯曲下沉带高度为裂隙带的5-10倍，即为150m-225m；

将三带高度相加可以得出1413（1）工作面采空区形成的变形带影响范围可以上传到195m-285m左右。

结合两个面的地质资料可以看出1414（3）工作面正好落在这一影响范围之中。加之两个工作面间隔最近的时候水平距离只差不到100m，1413（1）工作面采空区尚未达到稳定平衡状态，上覆工作面便推进到采动影响范围之中。

1414（3）工作面回采过程中在运顺退尺1460m处布置了巷道变形量测站，记录了该点从超前下覆工作面到位于下覆工作面采空区上方时的顶底板移近量（图2）。

根据记录的结果可以得出，随着下覆工作面的推近，顶底板移近率逐渐增大，当下覆工作面推过测点时，变形速率达到最大值。

4 结论

1414（3）工作面受断层结构的影响，受顶板淋水影响使泥岩结构失稳，直接顶还没开采便失去承载能力，在巷道破顶开掘的进行后，复合顶板结构遭到破坏，多重地质因素下顶板下沉严重[3]。

受下覆工作面开采活动影响，下覆1413（1）工作面与本面垂直间距近，在“三带”影响范围之内，而且两面水平推进间距又近，且1413（1）工作面始终超前本面开采，导致本面始终位于1413（1）工作面采空区上方，时间上受到裂隙发育影响的中间岩层没有足够的时间压实稳定，导致本面回采中始终处于采动影响段。

参考文献

[1] 高金忠，肖福坤.深部围岩稳定性影响因素研究[J].煤炭技术，2010，03：79-81.

[2] 钱鸣高，石平五主编.矿山压力与岩层控制[M].中国矿业大学出版社，2004

[3] 张迎新，张华恩.受动压影响巷道围岩稳定性浅析[J].煤炭技术，2002，11：58-59.endprint