浅埋煤层巷道围岩变形和巷道优化设计的研究.pdf

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1、地质勘测口E

2、玉]匝2013年6月浅埋煤层巷道围岩变形和巷道优化设计的研究叶贵辉(广西合山煤业有限责任公司广西合山546500)摘要：煤矿产业作为我国主要的能源产业之一，存在着很大的价值，但同时在生产开采时也存在着很大的安全风险。本文通过分析煤炭开采过程中常见的有关浅埋煤层围岩变形的原因，并且简要阐述浅埋煤层巷道围岩变形的观测方式，提出浅埋煤层巷道的一些优化设计方案，以降低煤矿开采过程中的危险因素，促进产业发展。关键词：浅埋煤层；巷道围岩；变形；优化设计中图分类号：TD352文献标识码：B文章编号：1673—0038(

3、2013)17—0222—021前言我国矿产资源丰富，其中煤矿产业仍作为我国重要能源供给产业之一，一直备受国家政府部门的关注，而随着全球资源危机的日渐严重，我国对能源的有效开发利用也高度重视。如何高效安全的进行煤矿开采成为众多学者专家的科研重点项目。造成煤矿开采过程不安全的因素很多，而由于巷道变形引起的安全事故常有发生。作为浅埋煤层的巷道，由于依附的岩体结构、环境等因素的综合影响，产生巷道围岩变形的情况尤为突出，要实现浅埋煤层的有效开发与利用，首先应完成浅埋煤层巷道的优化设计。本文以某煤矿浅埋煤层开采为例，采用其观测及

4、实际工业生产中得到的相关数据，进行计算分析研究。2浅埋煤层巷道围岩变形原因分析某煤矿随着开采进度的不断推移，当工程进入4—2阶段的煤层时，煤矿埋藏深度介于78。96m之间，换句话说，煤矿开采进入了浅埋层。随着开采的不断深入，巷道逐渐出现围岩变形现象，致使掘进挡头遭受水侵、巷道两侧的煤层夹矸被挤出等现象。经过具体观测与分析之后，总结出造成此类现象的几点原因如下：2．1浅埋煤层巷道围岩顶板出现风化破碎情况根据实地调查与研究发现，4—2阶段的煤层项板以泥质胶结的细致砂岩体为主，局部出现泥岩，但受到湿度、温度变化影响后均会出现

5、严重的风化潮解现象，致使岩体原有的裂缝扩张或产生新的裂缝，一段时间后，组成锚杆托板的顶板会呈片状剥落下来，使顶板与托板之间无法紧密连接，导致该区域内的锚杆失去作用【ll。当然任何一种岩体环境都不可能只由一两种岩体组成，而该煤矿的这段浅埋煤层巷道的项板也存在着泥岩、泥质砂岩、细砂岩等岩体，各岩体受力强度不同，所以在固定锚杆的力度方面也未能做到完全的平衡，而一旦出现严重的围岩变形情况，便很有可能造成冒顶事故。2．2由于基岩太薄导致矿压显现浅埋煤层由于埋藏的深度较浅，以4—2巷道为例，埋藏煤深度较浅，导致基岩最薄处仅13m，

6、掘进工作面进入到该巷道中后部，由于基岩厚度较薄、项板的风化，以及作业机械在运转时产生的震动等因素共同作用，致使矿体压力显现，加剧了顶板的脱落程度。2．3煤层夹矸被挤出-2220由于泥岩的特性是可塑性很强，受到压力后会产生严重的形变，伴随着气温和湿度的变化，发生风干或失水情况，导致表面龟裂，促使煤层夹矸挤出，巷道出现严重的片帮问题离。2．4底板严重鼓起本次观测研究的巷道掘进工作面处于中生代的侏罗纪中下统地层软岩之中，岩层层里表现为厚层状，整体外观呈浅灰色，重要的组成成分为高岭石。当掘进工作面至此后，岩体暴露出的底板大多以

7、泥岩为主，在作业过程中，多方原因巷道受到渗水影响，致使巷道底板膨胀、软化，加之机械的运动作用，产生像淤泥一般的泥岩水合物，随着空气的流通，逐渐出现底板鼓起，严重破坏作业面的完整性，影响安全。3浅埋煤层巷道围岩观测分析浅埋煤层巷道围岩的任何数据的测量集中于围岩应力观测点，观测点的设置主要根据巷道规格与长度确定，通常是每隔30m设置一处围岩应力观测点p1。3．1浅埋煤层巷道围岩应力观测点的测量内容及方法围岩应力观测的重点内容包括巷道底板的腰线移近变量、项板的移近变量以及两帮的移近变量。本文将以某煤矿的巷道围岩变形观测为实例

8、，并对观测方法进行简要介绍，具体详见图l。CADH图1巷道围岩变形的蔫量的基点分布图l中A作为巷道顶部圆拱的中心基点，B作为底板的中心基点，而C、D分别作为两直墙段的中心基点。在实际测量时，应在巷道的四壁的各个中心位置上开设锚杆并涂刷红色的油漆以作为基点标记，而测量时选用的仪器是精确度为0．1mm，测量范围为0--20m的SU一20型的收敛计，其功能主要是用以测量巷道围岩附近任何方向的两点位置细微变化情况，并以此计算出两帮之间由于收敛而引起形变情况。而针对底板的腰线移近变量与顶板的移近变量的测量，通常采用精确度达到1．

9、5mm，量程0．05～2013年6月t村翻蓑商地质勘测60m的徕卡D2激光测距仪进行测量。3．2浅埋煤层巷道围岩应力观测点的测量结果分析只有认真地对浅埋煤层巷道围岩应力观测点的观测结果进行系统科学的分析，才能找到解决巷道围岩变形的有效措施，下面对某煤矿浅埋煤层4—2巷道应力观测点的观测结果进行分析。具体测量结果见表1。表1某煤矿浅