掘进工作面矿压观测数据分析与研究

李 挺

（山西西山煤电股份有限公司马兰矿， 山西 古交 030205）

对于煤矿综采而言，矿压观测不仅仅是一项基础性工作，更是煤矿安全生产的重要保障，若技术合理，观测到位，可通过有效整合观测指标保证综采工作面稳定可靠，降低安全风险，因此煤矿综采工作面矿压观测非常必要，应该予以重视和严格落实。

1 工作面概况

1.1 基本情况

120502 工作面设计为走向长壁开采，轨道顺槽可采走向长为978.3 m（平距），预计轨道顺槽底板开采标高为-564.0～-586.3 m，胶带顺槽可采走向长为998.8 m（平距），预计胶带顺槽底板开采标高为-627.3～-660.9 m，工作面切眼宽为289.6 m（平距），工作面可采平面积为285 964.4 m2。

1.2 相邻巷道位置关系

该巷道西起6 煤第一中部车场，北临120501 采空区，南临120601 轨道顺槽，东至120502 切眼。周围采掘巷道对该巷道掘进无影响。

该巷道断面为直墙拱形，锚网索支护，1-1 断面：直墙拱型断面，净宽5 400 mm，净高4 000 mm，掘宽5 600 mm，掘高4 100 mm，其中墙高2 200 mm，S掘=21.36 m2，S净=19.54 m2。

1.3 岩性状况

该巷道目前主要沿5 煤掘进施工，5 煤顶底板岩性如下：

老顶：细砂岩，浅灰～灰色，成份以石英为主，次为长石及暗色矿物，局部含泥质包体，泥质胶结，分选一般。

直接顶：泥岩，灰～深灰色，致密，底部富含植化碎片＜节羊齿，芦木＞，局部含菱铁结核，上部含少量砂质成分。平均厚度为8.5 m。

直接底：泥岩，灰色，致密，性脆，含炭质薄膜，具粗糙感。平均厚度为1.5 m。

1.4 煤层特征及其分布情况

5 煤层：黑色，块状、片状，弱玻璃光泽，暗煤～亮煤，夹镜煤条带，半暗～半亮型煤，工作面中部煤层出现分叉，夹矸厚0～0.81 m。5 煤厚度2.22～5.10 m，均厚4.00 m。本区5 煤层处于多煤层组成的煤层群之中，5 煤上距6-1 煤最大间距14 m，最小3.8 m，平均层间距8.5 m，6-1 煤平均厚1.55 m；5 煤下距5-1 煤最大间距2.35 m，最小1.11 m，平均间距1.5 m，5-1煤平均厚1.65 m。

2 掘进工作面矿压观测数据及分析总结

截止2019 年10 月31 日，120502 轨道顺槽合计已掘进805m，从拨门后共安设顶板离层仪21 个，表面位移观测点33 处，测力计5 组（见图1，下页图2）。

图1 120502 轨道顺槽位移量折线图

通过以上对120502 轨道顺槽位移量和离层量数据的分析，总结出以下几点结论：

1）该巷道距120501 工作面采空区阶段煤柱22m，距离原120502 轨道顺槽阶段煤柱10 m。距120601工作面采空区阶段煤柱52 m。从120502 轨道顺槽布置的顶板离层仪及位移点观测数据分析，顶板离层仪及位移点安设后，大部分顶板离层量及下沉量变化较小，仅3 号、4 号、5 号顶板离层仪超限，说明：120502 轨道顺槽顶板离层不大，该巷道从180 m 处开始进入120501 工作面采空区影响范围、从327 m处进入120601 工作面采空区影响范围。通过观测，对120502 轨道顺槽顶板影响不大。

图2 120502 轨道顺槽离层量折线图

2）120502 轨道顺槽3 号、4 号、5 号离层仪安装后有明显变化量，且主要为浅部离层量，分析原因为这一段处顶板直接顶为煤顶，掘进后巷道受压直接顶变形较明显。三处离层超限位置均已采用加固措施。加固后，通过现场观测，离层量已基本趋于稳定。在后期掘进过程中，原则上不得留顶煤，且巷道破顶量保持在0.8～1.2 m。

3）巷道2 号、3 号、8 号、8＇号、9 号、13 号、13＇号、18 号、18＇号位移测站两帮移进量均超过200mm，18号位移测站右帮移进量达337 mm，其余位移测站帮部移进量均未超限。分析原因为2 号位移测站布置于无极绳绞车硐室大断面处，且该处帮部为6 煤，较松软，顶板以6 煤顶板砂岩、砂质泥岩为主较稳定，压力通过帮部显现；3 号位移测站位于托6-1 煤施工段，帮部为5-1 煤与顶板岩层交接面，压力显现较明显。9 号、13 号、13＇号、18 号、18＇号位移为局部裂隙发育部位，顶板较破碎，压力显现明显。8 号、8＇号经过分析，受120502 瓦斯抽排巷掘进影响，造成右侧位移超限。为控制帮部位移量，对帮部超限处施工一路L=4 200 mm 锚索进行加固，同时在巷道掘进期间，在北帮施工一路L=4 200 mm 的锚索加强支护，通过观测分析，帮部加固后位移量及位移速度明显减小。

4）该巷道底板位移量普遍超过200 mm，最大达910 mm，通过日常观察和分析：主要原因为巷道受原120502 轨道顺槽、120501 工作面采空区及120601 工作面采空区压力传递影响，在顶板及帮部进行加固的条件下，通过底板释放而出现底鼓；巷道底板以泥岩为主，遇水易膨胀。

5）巷道120～480 m 处，左肩窝出现不少断锚杆情况。对该段已施工局部加固锚索。

在巷道行人侧采用挂菱形网做锚杆的二次保护，防止断锚杆崩伤行人。

3 掘进工作面支护参数的安全、技术可靠性评估

1）锚索受力分析。120502 轨道顺槽目前顶板最大下沉量为130mm，最大离层量为63 mm，小于此处9.2 m 锚索最大延伸长度：9 000×3.5%=315 mm；锚索最大受力变化为120 kN，小于锚索最小破断力80%：583×80%=466 kN，故锚索支护强度满足要求。

2）锚杆受力分析。120502 轨道顺槽最大受力变化为132 kN（120502 轨道顺槽3 号锚杆（索）测站），临近锚杆最小破断力80%（138 kN）；最大顶板浅部离层量为60 mm、最大顶板下沉量为130 mm，帮部最大位移量为570 mm（120502 轨道顺槽9 号位移测站），临近锚杆（屈服强度≥355 MPa）最大延伸长度：2 425×17%=412.25 mm，要求加强对2 处测站矿压监测，并及时采取加固措施。以上锚杆、锚索执行标准分别是：Q/12NJ4845-2014、MT146.2-2011。

4 结语

通过对120502 轨道顺槽的掘进，充分认识到施工方案的制定一定要结合现场，做好现场的技术资料收集，合理优化施工工艺。在确保安全施工的前提下，要大胆创新施工方案。施工方案的制定是一个不断修改优化的过程，只有通过现场实践，对不合理做法进行调整，才能使方案趋于完备。在施工到特殊地段及工程的关键节点时，技术人员要经常深入施工现场，收集资料，指导生产。通过和施工人员现场探讨，不断优化施工工艺，确保施工安全高效。