2-2采动影响下回采巷道底鼓机理及实用性技术研究_冯江兵

煤

CoalTechnology

炭技术

Vol.30,No.03March,2011

采动影响下回采巷道底鼓机理及实用性技术研究

冯江兵1，张科学2，路希伟1，景续武1

（１．河南煤业化工集团鑫龙煤业红岭公司，河南安阳４５５１４１；２．中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州２２１００８）

摘要:通过对回采巷道底板与煤柱的破坏关系分析，得到两帮煤体首先变形破坏是采动影响下回采巷道底鼓的

直接原因，认为该类巷道的底鼓类型以挤压流动性底鼓为主，并得出对其底鼓机理的新认识；研究了现有底鼓防止

更直接办法控制该类巷道底鼓的情况下，巷道起底翻修不失为一种有效、经济的实用性措施，提出了在没有更好、

技术。现场实践表明，采用巷道起底翻修能满足生产需要。关键词:采动影响；回采巷道；底鼓

文献标识码:A文章编号:1008-8725（2011）03-0068-03中图分类号:ＴＤ３２７．３

StudyonFloorHeaveMechanismsofMiningRoadway

UnderMiningInfluenceandItsPracticalTechnology

FENGJiang-bing1,ZHNGKe-xue2,LUXi-wei1,JINGXu-wu1（1.HonglingCompany,XinlongCoalIndustryCompany,HenanCoalChemicalIndustryGroup,Anyang455141,China;2.StateKeyLaboratoryofCoalResourcesandMineSafety,SchoolofMines,ChinaUniversityofMining&Technology,

）Xuzhou221008,China

Abstract:Throughanalysisonminingroadwaydamagerelationbetweenfloorandpillars,thedeformation

andfailureoftwoworkingslopecoalisthedirectcauseofminingroadwayfloorheave,undermininginfluenceItsfloortypesbasedmainlyonfloorheaveliquiditysqueeze,anddrawonnewunderstandingoffloorheavemechanismsisobtined.Thepreventivemeasuresoffloorheaveatpresentarestudied,itisputforwardthatroadwayfromtheendoftherenovationisaneffective,economypracticaltechnologyinthecaseofnobetter,moredirectwaystocontrolfloorheaveofsuchclass.Practicalapplicationsindicatethatroadwayfromtheendoftherenovationcanbeusedtomeetproductionneeds.Keywords:mininginfluence;miningroadway;floorheave

步探索。文中针对这些问题进行研究，得到了一些有益的结论。

0引言

底鼓是煤矿井巷中经常发生的一种动力现象。1工程概况巷道掘进后，围岩由三向应力状态转变为二向应力试验巷道为某矿9205普采工作面第一回风巷状态，在复杂的集中应力影响下，底板岩层拉伸破坏

（以下简称“9213顺槽”），巷道宽3.5m，高2.0m，巷

形成底鼓。大量实测数据表明，巷道变形大约有2/3

道埋深148m，沿9#煤层底板掘进。该煤层倾角在[1-4]

体现为底鼓。底鼓的主要危害是缩小了巷道断面，

厚度1.60～1.75m，平均厚度1.70m；9#煤致使行人、运输、供排水、井下通风等都受到影响，因3～8°之间，

底鼓而造成巷道报废的现象也时有发生，严重影响层附近柱状图详见图1。矿山的安全生产。

回采巷道的底鼓主要发生在工作面回采期间，主要由工作面超前支承压力等原因而诱发的岩层运动。回采巷道是否底鼓及底鼓的强弱与底板岩层的应力分布有关，而底板岩层的应力分布除了与本身的力学特性有关外，还与两帮、底板及顶板的力学特

[5]

性有关。然而，目前对采动影响下回采巷道底鼓的机理研究较少，针对其的实用性技术更有待于进一图1煤层柱状图

收稿日期:2010-06-22;修订日期:2011-01-10基金项目：国家自然科学基金资助项目（50774077）；煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主研究课题资助（SKLCRSM08X04）；全国博士学位论文作者专项资金资助项目（200760）；教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET－06－0475）作者简介:冯江兵（1986-），男，河南安阳人，技术员，技术副队长，2008年毕业于平顶山工业职业技术学院采矿工程专业，主要从事采矿工程专业领域的现场实践与研究,E-mail：369191946@qq.com。第3期冯江兵，等：采动影响下回采巷道底鼓机理及实用性技术研究·69·

该矿资源整合地质报告中对9#煤层的描述为：煤

层单轴抗压强度为16.5～18.9MPa；煤层顶板为泥岩或砂质泥岩，单轴抗压强度为61.5MPa，抗压强度较低，在采矿过程中要加强对顶板的管理；底板为泥岩，单轴抗压强度为25.8MPa，偶有底鼓现象出现。

9205工作面采用走向长壁普通机械化采煤全部垮落法的开采技术，工作面长约132m。该工作面位于9#盘区回风大巷以南，西部为9206准备工作面（实体煤）；东部与9204工作面采空区之间有20m的隔离煤柱。该矿主要采8#与9#煤层，先采8#煤层，后采9#煤层，两煤层间距约为8.2m。9205工作面具体位置见图2所示。

由于采动影响下回采巷道通常布置在煤层中，围岩强度较低又受到采动影响，在支承压力作用下巷道围岩破坏严重，整个巷道都位于松软破碎的煤岩体中。采动影响下回采巷道底板岩层很难向巷道内滑移，多是两帮首先破坏，两帮的围岩变形将应力集中转移到岩体深部，处于弹、塑性状态的围岩又在采动影响下，发生变形，挤压底板岩层周边破碎岩体向巷道内流动，从而造成巷道底鼓，因此对于采动影响下回采巷道底鼓类型以挤压流动性底鼓为主。

3采动影响下回采巷道底鼓机理

通过采动影响下回采巷道底鼓类型分析并结合现场实践，可以得出采动影响下回采巷道底鼓机理：回采巷道两帮煤体强度一般都低于底板岩层，在超前支承压力或侧向支承压力作用下，两帮煤体首先发生破裂，且其破裂范围远大于底板岩层，在围岩承载结构中表现为最弱的部位，又加上采动影响，进一

步加大破裂区范围和加快塑性区扩展，这样两帮围

塑岩的大范围破坏必然将上覆岩层的重力通过弹、

性区围岩大量传递到底板岩层，当底板岩层超过极图29205工作面布置示意图

该矿工作面布置为1条进风巷，2条回风巷，第限承载能力时，就会发生沿滑移线向巷道内的挤压二回风巷作为下一工作面的进风巷使用，且该矿第一流动，从而造成巷道底鼓。回风巷与第二回风巷之间基本都为20m煤柱。9205

工作面与8#煤层中的8205工作面基本上为重叠布4实用性技术置，即9212顺槽与8212顺槽完全重叠布置，9213顺4.1采动影响下回采巷道底鼓实用性技术槽布置在8205工作面两条回风巷之间（留20m煤目前针对回采巷道底鼓的处理办法还不是很成柱），9214顺槽布置在8214顺槽正下方偏西10m。由熟[7~9]，有些回采巷道在巷道掘进期间就出现大量变于9213顺槽正处于8205工作面两回风巷之间的隔形，底鼓严重。而具体到采动影响下回采巷道底鼓防离煤柱正下方，受煤柱支承压力影响，使9213顺槽围止措施更是不尽相同，不同地质条件下有着不同处岩应力环境极其复杂，再加上上工作面的采动影响理办法，没有形成一个统一的防止措施，但是对待底（煤层间距为8.2m），造成9213顺槽围岩变形极其严鼓有一个共同的处理原则，就是使巷道满足特定地重，在巷道掘进期间就出现大量底鼓现象。质条件下的安全生产需要。

2采动影响下回采巷道底鼓类型分析

根据国内有关资料的综合分析，由于巷道所处的地质条件、底板围岩性质和应力状态的差异，巷道底板岩层鼓入巷道的方式及机理也不相同，一般可分为4类：①挤压流动性底鼓；②挠曲褶皱性底鼓；③剪切错动性底鼓；④遇水膨胀性底鼓[1,2,6]。其底鼓特征如图3所示。

图3巷道底鼓特征分类

该矿9213顺槽在巷道掘进期间出现大量底鼓，到9205工作面切眼贯通时（80d）进行了2次起底翻修。由于9213顺槽的服务年限为半年左右，服务期短，巷道底鼓又严重，而其底鼓主要原因是受8#煤层采动影响和煤柱支承压力影响，是巷道布置初始设计者没有进行周全考虑，不具有普遍现象，况且目前针对采动影响下回采巷道底鼓治理措施没有太直接有效的办法。

针对该矿“一进两回”的工作面布置系统，9213,9214顺槽的主要任务是满足运输、通风需要，保障工作面安全生产，提出9205工作面回采时，对9213顺槽的底鼓（第四次底鼓，底鼓量达1214mm）先起底翻修50m，在距工作面切眼50m处，与9214顺槽之间开联络巷（宽3.5m，高2.0m），以后工作面每推进50m，先起底翻修50m，再开对应的联络巷，

·70·煤炭技术第30卷

形成9212顺槽、9205工作面、联络巷、9214顺槽、联络巷、9213顺槽的通风系统（如图2），满足工作面安全生产需要。

因此，针对该矿采动影响下回采巷道底鼓，其实用性技术是起底翻修。4.2矿压观测结果分析

为了观测9213顺槽在工作面回采期间围岩活动规律，考察起底翻修实用性技术是否能满足巷道运输、通风、行人等要求,在超前工作面40m处布置了3个测站，对巷道围岩表面位移进行监测，主要监测顶底板移近量、两帮移近量。具体工作面回采期间巷道表面位移观测结果如图4、图5、图6所示。

（3）通过与设计巷道变形量相比可知，两帮相对

变形量大于顶底板相对变形量，其巷道变形主要是两帮在发生变化，从而导致底鼓大量出现，即使巷道起底翻修后，两帮的变形量仍然在加大。

（4）巷道起底翻修后采空区的垮落很好，不会对工作面的推进带来不利影响。

巷道起底翻修前后的实照如图7所示，通过实照对比和矿压观测结果分析可知，巷道起底翻修后可以保障巷道的运输、通风、行人等需要。

图7巷道实照对比

5

图4

回采期间巷道围岩变形

结论

（1）采动影响下回采巷道底鼓类型以挤压流动性底鼓为主。

（2）两帮煤体首先变形破坏是采动影响下回采巷道底鼓的直接原因，而其底鼓的最本质原因是巷道围岩应力大。

（3）在没有更好、更直接办法控制采动影响下回采巷道底鼓的情况下，巷道起底翻修不失为一种有效、经济的实用性技术。参考文献

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图5回采期间与设计巷道相比围岩变形

图6回采期间巷道围岩变形速度

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（责任编辑王凤英）

（1）采煤工作面超前影响距离为40m左右，剧

烈影响范围15m，其中35m左右也发生剧烈变形，主要是由于距工作面50m处有联络巷影响。

（2）工作面采动影响期间，巷道顶底板相对变形速度最大9.1mm/d，平均5.2mm/d，顶底板相对变形量小于137mm；巷道两帮相对变形速度最大5.6mm/d，平均1.9mm/d，两帮相对变形量小于84mm；巷道变形以顶底板相对变形为主。