煤矿巷道矿压观测分析及围岩控制研究

郭 泉

（汾西矿业集团高阳煤矿，山西 孝义 032300）

一直以来，巷道的围岩控制以及支护技术都是煤矿领域的重点课题，现阶段我国在此方面的研究取得了较为良好的成果。对于实际所开展的工程建设来说，安全为最基本的要求，同时也为社会发展与进步的重要体现，尤其为煤矿生产、边坡工程以及地下工程等一些领域，安全性评价得到了很大程度的发展。近些年来，煤矿开采业呈现出了良好的发展态势，在这样的背景下，煤矿开采深度得到了很大程度的提升，而地压增大以及地质条件所发生的相应变化导致井工程支护以及维修方面的问题越来越突出，怎样能够实现支护对巷道的有效控制是当下矿井重点关注的一个话题。

1 矿压观测技术现状

根据相关的统计调查表明，在当前阶段的多种煤矿安全生产事故当中，煤矿顶板事故发生的概率较高，占据总事故比的45%左右，该事故的发生对人的生命安全以及财产安全造成非常严重的威胁。对该事故开展更为深入的研究发现，顶底板发生事故与矿山的压力存在着非常密切的联系。基于此，对矿山压力所发生的变化情况给予更为深入地探索，明确其变化规律，这对于实现顶底板事故的有效避免和控制来说意义重大。

1.1 矿压观测的主要目的

实际所开展矿压观测工作的目的主要是，为了能够通过对采掘工作面来压步距以及强度的规律的深入探索，在此基础上制定围岩管控措施，这样便能够为后续采煤工作的顺利开展奠定坚实的基础，同时也能够为矿压观测工作提供相应的指导。

1.2 矿压观测工作的内容

对于实际所开展的矿压观测工作来说，其主要的观测内容主要包含两个部分，分别为围岩位移变形以及压力。观测的主要依靠是相关工作人员的统计实践经验，另外采用现代化矿压观测仪观测工作面以及巷道情况较为常见。

2 某煤矿巷道矿压观测试验

位于山西省的某煤矿企业，当前主要进行15号煤的开采，此层煤的结构较为简单，主要以亮煤为主，非常适合对其的开采，厚度从2.4 m至3.8 m不等，平均厚度在2.9 m左右，一些位置含有矸石。对矸石开展相应的研究能够发现，其成分主要有灰黑色泥岩和炭制泥岩，实际当中的煤层顶底板具体情况如表1。

表1 15号煤层顶底板情况

此次所开展的矿压观测工作主要的观测目标是15103运输顺槽，观测的主要内容是巷道的位移情况、巷道两帮的位移情况以及锚杆载荷。

3 巷道顶板位移的观测

实际所开展的巷道顶板位移情况需要加强对顶板离层仪的应用，对作业的情况给予完整的记录。对煤和半煤岩巷道离层仪所设置的间距控制在50 m之内，对岩巷控制在100 m之内，在巷道的开口和交叉位置同样进行了顶板离层仪的安设，顶板离层仪的浅部基点在锚杆端部的相应位置处进行安设，其和锚杆的长度相比要短10 cm；对于顶板离层仪的深部基点一定要在稳定的岩层位置进行安设，如果实际当中的稳定岩层和巷道顶板之间存在较大的距离，那么这个时候的离层仪深部基点需要比锚索的锚固一方多出1 m或者是1 m以上，在进行安装的过程中需要对外侧点控制在5~15 mm的范围内进行安设。

所获取的相关观测数据表明，在开展巷道掘进工作的过程中，前50 d，巷道所发生位移的速度较快，变形量较为明显，在掘进工作开展的50~80 d这一段时间巷道变形的速度明显减慢，在掘进开展的80 d之后，巷道基本上不会再继续发生位移。整个巷道位移变化观测工作持续了245 d，顶板的位移量为328 mm，地板位移量为263 mm，二者的位移平均速度分别为1.34 mm/d与1.07 mm/d。

3.1 围岩两帮移近量的观测

对运输槽各个测站断面的顶板、地板以及两帮的中间位置都进行了观测点的设置，测点布置所采用的方法为十字布点法。在锚网支护的部分每间隔100 m的距离，都对两帮的中间位置和顶板锚杆进行钢板的安设，所应用的钢板规格为10 cm×7 cm，将其当做巷道围岩的观测点。在巷道底板的测点位置需要进行浮煤的清理工作，一直到煤层底板，也可以通过应用顺槽铺设道轨以及其他一些物体作为相应的参照。

巷道在掘进工作开展期间每间隔100 m的距离进行一组围岩观测点的设置，围岩观测工作开展的主要目标就是对顶板底板移近量和两帮移近量的监测，监测工作开展的流程：在最开始的一周之内每天进行一次的监测；在一周之后的一个月之内没间隔10 d开展一次的监测；在一个月之后需要每间隔一个月进行一次的监测。

在监测工作的整个过程当中，巷道两帮的位移量一共为250 mm，在掘进工作开展过程中的最开始80 d之内，两帮所发生的位移情况较为明显，在80 d之后两帮的位移相对稳定，基本上不会发生明显的变化。

3.2 锚杆的载荷观测

在开展锚网支护巷道掘进的过程中每间隔100 m安装1台锚杆测力计，在对测力计进行实际的安装之前，需要对锚杆Φ80 mm范围面积进行相应的清理工作，并且保证该区域的平整度，需要注意将锚杆测力计含有凸台的一面朝向外侧，将其套在锚杆，之后对其进行紧固，需要对与迎头100 m距离的范围当中每天开展一次的监测工作，和迎头距离100 m之外需要每周开展一次的监测工作。

最后所获取的相关数据结果表明，在巷道断面中间位置锚杆的受力是最大的，在受力最高的情况下能够达到45 MPa；而处于巷道左右肩部位置的锚杆受力相对要更小一些，基本在20 MPa；而处在巷道帮位的锚杆受力是最小的，只有10 MPa。

4 巷道围岩控制措施

由于巷道的开挖导致了围岩应力平衡状态受到了相应的破坏，使得围岩应力进行了重新分布。要想实现围岩变形的有效控制，使围岩自身的承载能力获得更进一步地提升，就要加强对围岩的锚杆支护，在此基础上才能更好地为回采巷道支护参数方面的设计提供相应的依据。

巷道开挖的过程中，如果围岩所发生的变形不是很明显，这是具有较强脆性特征的岩体便会发生开裂、滑动以及裂纹扩展等一些情况，此种情况的发生会导致围岩的强度很大程度降低。所以，需要巷道围岩在巷道掘进工作开展期间，巷道围岩发生弹性变形以及塑性变形。如果变形情况较为严重可能会出现围岩破碎区，此种情况，巷道支护的重要性不言而喻。实际上的地下岩体工程具有较强的复杂性，对巷道的稳定性和围岩压力造成影响的因素较多，比如巷道自身围岩的强度、围岩地应力以及岩体自身的完整性等。需要对巷道围岩变形情况给予有效的控制，避免其继续发展，以此为煤矿生产安全提供了有效的保障。

对该巷道矿压的观测结果进行分析，巷道存在一些部位的顶板已经破碎，下沉量大并且两帮所出现的围岩变形情况较为严重，如果所开展的监测工作存在相应的不足，就不能及时采用相应的措施对巷道进行维护工作，那就很容易导致顶底板事故的发生。为了能够有效避免该情况的发生，可以采取以下几种措施：首先，在实际施工开展之前需要对巷道，特别是人行应急巷道做好清理工作，在工作面50 m范围之内，对顶板支护给予有效的观测；第二，在施工开展的过程中需要将敲帮问顶制度充分地落实下去，避免出现空顶作业的情况，需要对空顶距给予合理的控制，不能够超过1.5 m，也不能够低于0.5 m；在开展永久支护工作之前需要做好临时支护工作，需要保证永久支护的质量以及支护工作开展的合理性。

5 结语

矿压观测工作的有效开展，能够更好地了解巷道围岩所发生变形的规律，以此便能够对围岩的稳定性给予准确的判断。根据实际煤矿的地质条件情况，不断加大力度开展矿压的监测，对工作面和井巷矿压的规律有一个更好地了解，通过对具有充分精准性以及可靠性支护信息的应用，便能够为现场的煤矿生产工作开展提供相应的指导。