米山煤业巷道矿压观测分析及围岩控制

李 剑

（山西高平科兴米山煤业有限公司，山西 晋城 048400）

目前随着我国浅部煤炭资源的日益减少，更多矿井进入到了深部开采阶段，在安徽、山东等省份的采深甚至超过1000 m[1-2]。在对深度较大的煤层进行开采前，有大量的井巷工程需要施工，如何更加安全高效的进行巷道围岩控制，成为了保障煤矿企业安全生产的重要工作。

1 矿压观测技术的现状

相关资料显示[3-4]，煤矿顶板事故是煤矿安全生产事故中占比最高的事故种类之一，约占总事故起数的45%左右，顶板事故造成的死亡人数同样居高不下，占总伤亡人数的40%。研究发现，顶底板事故的发生和矿山压力的变化密切相关。因此准确观测矿山压力的变化规律对遏制顶底板事故具有重要意义。

1.1 矿压监测的目的

矿压监测的目的在于通过对采掘工作面的来压步距和强度的规律研究，合理制定围岩管控措施，为采煤作业顺利进行扫除障碍的同时也为企业生产提供指导性意见[5]。

1.2 矿压观测的内容

现场矿压观测内容包括围岩位移变形和压力两大类。其观测手段除了工作人员的统计经验观测之外，主要是运用先进的矿压观测仪表对工作面和巷道进行观测。

2 米山煤业矿压观测试验

山西高平科兴米山煤业有限公司（全文简称米山煤业）位于山西省晋城高平市，目前开采15号煤。该层煤呈黑色，以亮煤为主，煤层结构简单，稳定可采，厚度2.4～3.8 m，平均2.9 m，局部含0～2层矸石，矸石成分多为炭质泥岩或灰黑色泥岩，煤层顶底板情况如表1所示。

表1 15号煤层顶底板情况

本次矿压观测将选择15103运输顺槽为观测对象，将对巷道位移量、两帮位移量和锚杆（索）载荷进行观测。

2.1 顶板位移观测

顶板位移状况的观测，需要借助顶板离层仪进行作业记录。煤及半煤岩巷道离层仪安设间距不大于50 m，岩巷不大于100 m，巷道开口及交叉处应增设顶板离层仪。顶板离层仪浅部基点安设在锚杆端部位置（比锚杆长度短0.1 m），深部基点必须安设至稳定岩层，当稳定岩层与巷道顶板距离过大时，离层仪深部基点应超出锚索锚固端1 m以上，安装时内外侧点设置在5～15 mm。

观测数据显示，在巷道掘进阶段的50 d内，巷道位移的变形量上升迅速，50～80 d的阶段变形速度下降，成缓慢上升趋势，80 d之后巷道位移几乎不再发生变化。在观测的245 d中，顶底板分别发生328 mm和263 mm的位移量，平均速度为1.34 mm/d和1.07 mm/d，如下页表2所示。

表2 观测点表面平均位移

2.2 围岩两帮移近量的观测

在15103运输顺槽每个测站断面的顶、底板和两帮的中部各布置1个测点，测点采用十字布点法布置，如图1所示。在锚网支护段每隔100 m，在两帮中间及顶板锚杆上各安设一块10 cm×7 cm的钢板，作为巷道围岩观测点。底板测点处应将浮煤清至煤层底板，或利用顺槽铺设的道轨等物作为参照。

图1 表面位移测点布置示意图

巷道在掘进过程中每100 m设置一组围岩观测点，围岩观测内容包括顶底板移近量及两帮移近量，一周内每天量测一次；一周后一月内每十天量测一次；一月以后每月量测一次。

如图2所示，在245 d的观测中，巷道两帮累积位移量在250 mm左右，在掘进前80 d内两帮位移上升明显，80 d以后两帮位移区域稳定，变化较小。

图2 巷道两帮位移变化示意图

2.3 锚杆（索）载荷观测

锚网支护巷道掘进期间每100 m安装1台MCZ-200型锚杆（索）测力计，安装前先将锚杆（索）周围Φ80 mm的面积清理平整，锚杆（索）测力计有凸台的一面向外，套在锚杆（索）上，并将锚杆（索）紧固，距工作面迎头100 m范围内，每天观测一次；100 m以外，每周观测一次。

观测数据显示，处于巷道断面中间位置的锚杆受力最大，最高可达45 MPa；位于巷道左右肩部的锚杆受力较小，在20 MPa左右；位于巷道帮位的锚杆受力最小，仅有10 MPa。

3 巷道围岩控制措施

从矿压观测结果来看，巷道局部顶板破碎，下沉量较大、两帮存在围岩变形较严重的现象，如果监测不到位，未及时采取措施进行巷道维护，容易造成顶底板事故，从而将有针对性的制定以下措施：

1）施工前要对巷道，尤其是人行应急巷道进行及时清理，对工作面50 m范围内的顶板支护进行观测。

2）施工中严格执行敲帮问顶制度，严禁空顶作业；最大空顶距不得大于1.5 m，最小空顶距为0.5 m。

3）永久支护前必须使用好临时支护，永久支护质量必须有效，支护合理。

4 结语

矿压观测对于实时了解巷道围岩的变形规律，判断围岩的稳定性具有重要意义。米山煤业结合本矿地质条件，通过对矿压监测力度加强，了解工作面及井巷矿压规律，获取了可靠的支护信息，可以有效地指导现场生产。