深埋煤层综放面顺槽矿压显现及围岩变形规律研究

翟恒玉 张 鹏 王 磊

（陕西彬长文家坡矿业有限公司，陕西 咸阳 713500）

1 工程概况

4105 工作面是41 盘区第五个采煤工作面，也是文家坡矿首个智能化放顶煤工作面。该工作面走向长度2882 m，可采长度2673 m，倾向长200 m，面积576 400 m2。工作面煤层赋存稳定，厚度4.56～11.96 m，平均厚度10.3 m，煤层埋深640.7～721.19 m，属于深埋煤层。工作面净宽为5700 mm，净高为3200 mm。4105 回顺帮部采用锚网索联合支护。两帮锚杆采用Ф22 mm×2500 mm Ⅱ级HRB500 左旋无纵筋螺纹钢锚杆，每根使用1 卷MSZ23/60 型树脂锚固剂和1 卷MSK23/60型树脂锚固剂，间排距为1000 mm×1000 mm，每排4 根。托盘采用Q235 钢，规格为长×宽×厚=150 mm×150 mm×12 mm 碟形托盘，锚杆均使用配套标准螺母紧固，锚固力不小于10 kN，扭矩力顶部锚杆不小于240 N·m。

2 4105 工作面矿压显现规律

采煤工作面矿山压力显现规律观测是保证煤矿安全生产正常进行的重要技术措施，掌握煤层开采过程中矿山压力显现规律可以为合理安排开采顺序、开采方法和支护优化提供依据。

4105 工作面推采至57.5 m 时，工作面出现压力峰值，初次来压显现明显，此后压力逐渐减小。工作面来压显现记录情况：活塞下缩量明显增加，液压支架荷载值明显变大，片帮严重，采空区有顶板冒落的轰隆声，基本顶初次来压步距为55～65 m。当工作面分别推进57.5 m、79.8 m、105.6 m、136.4 m、167.5 m、192.8 m、221.6 m 时，工作面迎来了观测期顶板的第一、二、三、四、五、六次周期来压，来压步距分别为22.3 m、25.8 m、30.8 m、31.1 m、25.3 m、28.8 m，共观测到六次周期来压情况。周期来压在22.3～31.1 m 之间波动，平均约为27.35 m。具体见表1、表2。

表1 支架压力监测结果

表2 4105 工作面周期来压参数统计

3 4105 工作面围岩变形规律

3.1 监测点布置

为了研究4105 工作面围岩变形规律，采用十字布点法在回风顺槽1750 m 测点处顶底板、两帮各布置一个收敛监测点，监测顶板移近量、两帮收敛量以及底鼓量，具体布置如图1。

图1 围岩监测布置图

3.2 变形监测结果分析

将回顺1750 m 处第一次布置测点时测定的数据作为原始数据，同时，每周对该测点进行观测，并与前次观测数据进行对比分析，得出该测点受工作面采动影响时变形规律。

由表3 和图2 可知，回顺1750 m 处区段顶板累计下沉量为25 mm，满足煤矿安全生产的要求。底鼓最大变化量为870 mm，说明底鼓变形很严重，水平应力较大。煤壁侧帮部收敛值达到740 mm，煤柱侧帮部收敛值达到450 mm，两帮变形不均匀，呈现非对称变形，说明回顺煤壁侧压力大于煤柱侧压力。随着距回采面距离的减小，巷道围岩变形量也在逐渐增大，特别在距回采面20～30 m 时，围岩变形率最大，说明此时处于来压阶段，压力增大，导致围岩变形急剧增大。综上所述，该区域巷道变形较为严重，主要表现为帮部非对称变形及底鼓[1-5]。

表3 回顺1750 m 处区段变形监测结果

图2 围岩变形量随距回采面距离变化曲线

4 结论

（1）4105 工作面初次来压步距为55～65 m，周期来压步距平均约为27.35 m。

（2）巷道围岩变形特征表现为明显的非对称、非均匀性。随着距回采面距离的减小，巷道围岩变形量也在逐渐增大。在初期支护施工后，由于围岩内部应力及塑性变形得到释放，其围岩收敛位移量较大，后期变形速率不断减小并趋于稳定。采用锚网索联合支护的方式，巷道围岩变形量得到有效控制。

（3）通过巷道围岩变形研究，掌握巷道在采动影响下变形规律，为后续回采工作面超前起底距离、支护参数选择及采动期间超前补强或卸压等方案选择提供实践依据。