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摘要： 随着煤矿开采深度的不断增加，造成影响巷道破坏的因素也随之增多，要想保证巷道的安全与稳定，就离不开对矿山压力的研究，因此，开展综采工作面回采巷道矿压显现规律研究有着重要的工程意义。本文以城郊煤矿Z203综采工作面为研究背景，分析了Z203运输顺槽及工作面端头矿压显现规律，发现Z203运输顺槽矿压显现明显，巷道变形量大，支护管理困难，严重制约工作面的安全生产。为此，通过采取超前拉底、扩帮等一系列技术措施，加强巷道和工作面支护管理，减少巷道变形量，保证工作面正常回采。

关键词：回采巷道；矿压显现；拉底；扩帮

0 引言

随着矿井综合机械化开采水平的不断提升及煤炭开采强度的不断加大[1]， 矿井的开采深度日益增加， 回采工作面的推进速度也不断的加快， 随之而来的矿压显现也不断加大，矿压显现更加明显，从而导致巷道变形量大、煤墙聚帮量、顶板下沉量和底鼓量增大，支护管理困难，因此，需要采取一系列的技术措施，加强巷道和工作面的支护管理，减少巷道变形量，确保工作面安全回采。

1 概况

永煤集团城郊煤矿Z203综采工作面为西北翼煤柱面[2]，北沿21402工作面（已采）、21403工作面已采）、21404工作面（已采）、21406对拉工作面（已采）停采线布置，南邻DWF10断层，东、西均为实体煤；其中西北胶带运输巷贯穿整个工作面，西北轨道运输巷从工作面下方穿过（上距工作面煤层底板7.5～25.3m），工作面内存在多条老巷（包括21406中间巷车场、21406下巷及下巷车场、21403胶带顺槽及胶带顺槽车场、21403回风顺槽及回风顺槽车场、21403回风联巷、西北1#联巷、西北2#联巷），其余范围无采掘活动。采用倾斜长壁后退式采煤方法，一次采全高。工作面对应地表为宋沟以东，洪岗以南，沱河自工作面西南角穿过，地表为沱河沿岸水沟，其余大部分均为农田。工作面标高-441.2～-471.1m，工作面回采后会形成塌陷区，对地面村庄、建筑物及农田有一定程度的影响。工作面位置及井上下关系如表1.

1.1 煤层结构

Z203综采工作面煤层赋存稳定，局部受薄煤带、断层影响，煤层厚度有变薄或断失现象，煤层结构简单，似金属光泽，以亮煤、镜煤少量暗煤组成，条带状，均一状结构，块状构造，内生裂隙发育，含黄铁矿薄膜[3]；两顺槽实际揭露，煤层厚度最大3.40m，最小0.7m，平均2.80m。工作面煤层情况如表2.

1.2 构造情况

根据矿井三维地震资料及Z203综采工作面掘进期间实际揭露情况分析，Z203综采工作面位于向斜一翼[4]，整体为一单斜构造，局部有一定起伏，煤层倾角1～12°，平均4°。工作面回采范围内预计发育断层2条，均为正断层，落差分别为2.8m、2.7m，对回采有一定影响。结合瞬变电磁勘探及钻探资料分析，所有断层均不具导水性，且在底板改造过程中，对断层进行了重点加固，不需留设防隔水煤柱。Z203综采工作面预计揭露地质构造情况如表3.

1.3 水文地质情况

工作面直接充水水源为煤层顶底板砂岩裂隙水（Ⅱ3），以消耗静储量为主，在巷道掘进期间已进行了局部疏放[5]，但在局部裂隙发育地段会以顶板淋水和底板裂隙渗水的形式进入回采工作面。目前砂岩裂隙水涌水量约2m3/h。

工作面间接充水水源为太原组上段灰岩水，根据临近0014钻孔及底板改造钻孔揭露，该段灰岩顶部L11上距二2煤底板约50.22m，L10上距二2煤底板约60.66m，根据工作面底板改造钻孔孔口L10灰岩含水层水压最大值为0.8MPa，可推断L11灰岩含水层最大静水压1.3MPa，L10灰岩含水层最大静水压1.41MPa[6]，根据底板改造期间钻孔涌水量与注浆量分析，该段灰岩岩溶发育程度一般，连通性较差，与煤层之间夹有大量泥岩、砂质泥岩等隔水层，且煤层底板L10灰岩及以上含水层已改造为隔水层，因此含水层水压取L9灰岩含水层水压，隔水层厚度取68m，最大水压1.41MPa。根据突水系数计算公式：

T=P/M=0.022MPa/m＜0.06MPa/m

突水系数符合《煤矿防治水细则》中突水系数安全值不大于0.06MPa/m（底板受构造破坏）的标准，无突水威胁，可以安全回采。

巷道掘进期间揭露的断层均无出水现象，底板注浆改造期间针对断层破碎带进行重点布孔加固，结合瞬变电磁物探及钻孔资料分析，断层无突水威胁。另外回风顺槽外侧发育有DWF10正断层，落差0～32m，断层切割至L8灰岩，该断层在邻近巷道均有实际揭露，断层面充填物胶结程度较高，断层不具有导水性，并在工作面底板改造期间施工底板改造钻孔对该断层进行了针对性注浆加固，经评价，不会对工作面回采造成影响。

目前该工作面涌水量约2 m3/h，预计回采时受采动影响，底板裂隙发育处局部微细裂隙活化，水量还会有所增加，采用比拟法计算，工作面正常涌水量20m3/h，最大涌水量100m3/h。

根据Z203工作面掘进及底板注浆改造实际揭露水文地质情况分析，该工作面水文地质条件整体简单。

1.4 瓦斯地质情况

根据三维地震勘探资料和工作面掘进期间实际揭露情况，Z203综采工作面回采范围内预计共发育断层2条。邻近21406工作面、21404工作面和21402工作面采掘过程中过断层期间，瓦斯涌出量均较小，未出现瓦斯涌出异常，说明该区域断层对瓦斯赋存不具控制作用[7]；该区域煤层赋存稳定，局部受断层影响，煤层厚度有变薄或断失现象，根据实揭瓦斯地质资料，巷道掘进期间瓦斯涌出量未随煤层厚度变化有异常涌出情况，故煤层厚度及变化对瓦斯赋存不具控制作用。

Z203工作面掘进过程中没有揭露岩浆岩、陷落柱等异常构造体，瓦斯赋存不受异常构造体影响。故该区域煤层原始瓦斯含量总体上较小，瓦斯涌出量不大，瓦斯对工作面回采影响不大[8]。但考虑到矿井瓦斯赋存具有不均一性、差异性和分区分带特征，故工作面回采过程中，在褶曲转折端、煤层倾角变化较大处、断层发育处、煤厚变化异常处、局部应力集中处、局部构造圈闭发育处等异常地质构造发育处，煤层中瓦斯含量有可能存在增大现象，应重点做好瓦斯防治和防突工作，并加强瓦斯的监控监测。

2 回采期间矿压显现情况分析

Z203综采工作面为沿空回采工作面，如图1所示，回采期间，沿空布置的Z203运输顺槽及工作面端头矿压显现明显，巷道变形量大，支护管理困难，严重制约工作面的安全生产[9]。尤其是工作面推进到运输顺槽通尺205～400m段（21403采空区侧）矿压显现更为明显，煤墙聚帮量、顶板下沉量和底鼓量大，给生产组织带来巨大难题[10]。

（1）Z203运输顺槽顶底板移近量大，采动对工作面前方巷道的影响范围在80m以内，明显影响在工作面前方28m以内，压力峰值在工作面前方18m左右，巷道变形量最大在工作面前方lOm以内。

（2）Z203运输顺槽顶底板移近量大，采动对工作面前方巷道的影响范围在80m以内，明显影响在工作面前方28m以内，压力峰值在工作面前方18m左右，巷道变形量最大在工作面前方lOm以内。

（3）巷道顶板整体下沉，底鼓量大，两帮聚帮量相近。

（4）巷道变形后严重影响超前及端头位置处设备布置，导致安全出口宽度无法满足要求，设备移动空间受限，单体支柱压死和憋帮较多，工作面2#-3#支架顶梁到运输机电机、减速机的高度偏低。

3 回采期间矿压显现治理

针对上述矿压显现规律及现场实际生产情况，采取一系列技术措施加强巷道支护管理，减少巷道变形量。并根据现场实测Z203运输顺槽通尺205～400m段巷宽及巷高分析矿压显现规律和围岩变化情况。Z203运输顺槽通尺205～400m段巷宽及巷高如表4.

（1）超前拉底

坚持在转载机垫铁前和皮带机尾大架后落底。

落底坚持全断面进行。保证巷道足够高度，皮带纵梁下落底深度不低于500mm。转载机垫铁下落底保证巷道高度不低于3.2m。

（2）1#架前落底

坚持拉移1#支架底座前拉底3.0m长×0.5m深。增大巷内支架和运输机头之间的高度，保证支架高度，安全出口不低于1.8m。

（3）扩帮

机头超前外2m扩帮深度不小于0.5m，长度不低于1.6m。

（4）一次性超前棚，增大超前支护距离

超前工作面200m范围内全部采用π型梁配合单体柱架倾向棚支护。其中超前工作面100m范围内棚距不大于600mm。超前工作面100m-200m，棚距不大于1200mm，所有支护棚均一梁三柱。

（5）套棚缩小棚距

顶板压力大段，破碎机后支设一梁四柱套棚支护顶板，缩小支护棚距，增大支护强度。

4 结语

根据现场实测综采工作面回采巷道巷宽及巷高分析矿压显现规律和围岩变化情况，沿空回采巷道矿压显现较为明显，巷道变形量大，会给巷道支护带来一定困难。结合矿压显现规律，通过采取超前拉底、扩帮、套棚缩小棚距等一系列技术措施，加强了巷道支护管理，减少了巷道变形量。

参考文献

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[5]陈曦. 城郊矿深部煤巷顶板稳定性分类及控制对策研究[D].中国矿业大学，2015.

[6]黄军辉，毛维林.帷幕注浆防治断层水技术在超化煤矿的应用[J].中州煤炭，2011（06）：53-55+58.

[7]方沛，赵海燕，吴增云.浅析影响任楼井田7煤层瓦斯赋存的地质因素[J].能源技术与管理，2011（05）：84-86.

[8]徐彦伟. 采场瓦斯涌出规律与矿压显现之间的关系研究[A]. 中国煤炭学会.第五届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C].：中国煤炭学会，2010：6.

[9]冯正尧.综采工作面沿空回采巷道支护与管理技术[J].矿山压力与顶板管理，2005（02）：83-84+86.

[10]曹虎斌.潞宁煤业沿空掘巷煤柱尺寸及变形控制研究[J].山西煤炭，2014，34（03）：23-25.