利用综合测站对顶板分级的研究

缪 永

（徐州矿务集团有限公司哈密能源公司，新疆 哈密 839122）

1 矿井及观测巷道基本情况

井田位于哈密市大南湖乡境内，距连霍高速公路最近约81km。井田东西长13.04km，南北6.1～10.71km，面积109.60km2。

本区地形属低山丘陵区。地面标高+583.0～+437.0m，地势东高西低、南北高中间低，地形高差一般小于150m。

地貌属无植被荒漠戈壁，地表无水系，为砂及残积、坡积岩屑及块砾所覆盖。

1801进风顺槽为首采工作面1801工作面的进风、出煤巷道，走向长度为1335m。煤层硬度f=2～3度，呈块状，具均一状及条带状结构，煤层光泽暗淡，多呈弱沥青光泽～沥青光泽，条痕褐黑色，具贝壳状及平坦状断口，裂隙及节理发育。老顶为细砂岩，含石英长石，含砂不均，厚3.0m。直接顶为砂质泥岩，平均2m；含砂不均，水平层理具滑面，泥质胶结，遇水软化，厚1.2～2.8m，无伪顶。

2 矿压观测方案

哈密公司与中国矿业大学矿业学院科研人员经现场勘查，认真分析后，在1801进风顺槽设立了5组综合测站，并确定了以下的矿压观测方案。

2.1 综合测站布置位置

在1801进风顺槽900m、1000m、1100m、1200m、1270m（淋水较大）处各设一个综合观测测站，如图2-1。根据现场情况，可协商调整观测站位置，但误差不宜过大。

图2-1 测站布置图

2.2 综合测站观测仪器安装

2.2.1 测力锚杆

每个测站安装5根测力锚杆，顶板3根，两帮各一根。树脂药卷全长锚固，每根锚杆采用CK2350一支、Z2350型药卷三支，锚固长度2.0m。采用左旋无纵筋等强锚杆，规格：Φ20×2200mm，见图2-2。

图2-2 测力锚杆布置图

测力锚杆的安装与普通锚杆的安装基本相同，但需要注意以下几点：

(1)安装测力锚杆前，应先测出测力锚杆的初始读数；

(2)因测力锚杆尾部有安装器，所以测力锚杆安装前要将托盘套入；

(3)测力锚杆的两个槽组成的平面最终要垂直于巷道轴线，帮锚杆上的槽成铅锤方向；

(4)安装后，立刻用静态电阻应变仪对测力锚杆观测记录一次。

2.2.2 锚杆、锚索测力计

每个测站安装3个锚杆测力计和3个锚索测力计。顶板锚杆安装16吨锚杆测力计，两帮锚杆使用10吨锚杆测力计。巷道中央锚索使用40吨锚索液压枕，两侧锚索使用25吨锚索液压枕。采用左旋无纵筋等强锚杆，规格：Φ20×2200mm；锚索规格为Φ18.9×7250mm，见图2-3。

图2-3 测力计布置图

2.2.3 巷道表面位移测站

每个表面位移测站包括在断面的顶、底板和两帮的中部各布置1个测点。测站安装在垂直于巷道壁的Φ30mm，深450mm的孔，测站采用Φ20、L500mm圆钢焊制，用树脂药卷锚入孔中，用测枪或测杆量测顶底板和两帮的相对位移，见图2-4。

图2-4 巷道表面位移测点布置图

2.3 顶板离层测站

1801运输顺槽从800m处开始每隔50m在顶板中部安设一个离层指示仪。离层仪深基点6.5m，浅基点3.0m，进行顶板离层监测，并用记录牌板显示，直接读取锚固区内外顶板的离层仪值。

2.4 锚固力抽检

在巷道淋水处做锚固力抽检，进行锚固力抽检时只做非破坏性拉拔，Φ20mm螺纹钢锚杆锚固力顶锚杆大于80KN，帮锚杆大于80KN，Φ18.9mm的小孔径预应力锚索锚固力大于250KN,达到上述要求后立即停止拉拔。若发现不合格锚杆、锚索，要及时在附近补打。

2.5 观测要求

距切眼（回采工作面）100m范围内的测站每2天记录一次数据，100m以外的每星期记录一次数据。

2.6 数据分析

将静态电阻应变仪对测力锚杆观测记录的数据提取收集，并输入专有的电脑程序中，根据电脑输出的数据，及其他收集的数据，对顶板进行具体分级。

3 分析结果及效果

通过数据分析，1801运输顺槽由架棚支护改用锚杆、锚索、架棚、喷浆联合支护方式后，顶底板移近量、顶板位移量均不大，顶板稳定；巷道围岩应力变化较为稳定；巷道内部2m范围内的围岩活动也不明显。锚杆、锚索支护与喷浆、架棚形成了很好的互补作用，两者的力学特性有机地结合，达到了控制巷道围岩大变形的目的。使用锚杆联合支护，加强了巷道的支护强度，使巷道围岩基本稳定，能保持巷道的基本形态，为工作面的回采提供了保障。

4 结论

利用煤矿顶板矿压观测站在已掘巷道设点采集矿压数据，来分析巷道围岩矿压规律，是一个有效并且可靠地方法，然而，在对软弱顶板时，需要根据现场实际做一些调整。在现场数据采集中，静态电阻应变仪获得的数据可以很好的了解岩性和围岩压力现象的情况。由此，可以较为准确的对顶板进行分级，设计最合理的支护方式和参数。