２０１３年第５期 夯娃ｊｉ；斜枝 １３５ 综掘巷道围岩显现状况与分析 段伦祥，许登蒙，姜爱军 （莱芜市万祥矿业有限公司潘西煤矿 山东莱芜摘要２７１１０７） 该文简要分析了综掘工作面巷道围岩显现状况、巷道围岩力学作用，并通过巷道围岩三个阶段的变化，着重阐述了围岩显现状况与应 力的关系。 关键词巷道围岩应力 现象位移 中图分类号ＴＤ３２２ ．４ 文献标识码Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—２８０１．２０１３．０５．８０ 随着工作面不断掘进，围岩要经过三个阶段的变 １．１．１．２ 岩性、层理 化，基本过程可分为：（１）围岩弯曲断裂阶段；（２）围岩 煤岩层的岩性、层理是从根本上决定着围岩完整 脱落离层阶段；（３）围岩破碎膨胀阶段。在这三个基 程度好与差的基本因素，岩性的硬度低，层理又较发 本阶段中，围岩的各个部位（顶板围岩、上下帮围岩、底 育，围岩弯曲断裂时间就较短，破损的程度也较大，如 板围岩）将显现出不同的状况。 不及时加强支护，加密支护密度，将严重影响巷道的成 型，甚至难以维护，形成大小不一的漏顶、片迎头现象， １ 围岩状况 与此同时也为下一步巷道支护带来极大的困难。所 煤岩层自开挖呈现出新的断面之后，在形成空间 以，在形成新围岩之前的支护材料准备工作尤为重要。 的同时，也将形成一段新的围岩，失去了上下部与左右 １．１．１．３ 切割力与切割方向 煤岩层力的支持，围岩将向失去支持的方位空间产生 综掘机切割迎头形成新的围岩，围岩的破损程度 位移，位移的结果就形成力的释放现象。首先围岩的 反映着切割力的破坏能力。操作机头的切割方向，一 顶板将在重力的作用下弯曲断裂；随着时间的推移，迎 般为ｓ型切割为最佳，其次切割方向由下而上进行切 头顶板开始下沉离层；其后两帮及底板将在原岩应力 割。原则为：达到最小程度地破坏围岩表面为准，不平 的作用下，断裂、破碎、膨胀充填已掘空间。这一过程 整处可用手镐刷新达到成型的目的。 将伴随着整个巷道掘进过程，甚至延伸至采煤工作面 １．１．１．４支护强度 的两巷。 受采动影响，围岩形成初期有段距离为失衡段，一 １．１ 围岩弯曲断裂 般距迎头５０ｍ以内，１０ｍ至３０ｍ尤为突出，期间围岩 围岩弯曲断裂现象是出现在围岩裸露初始阶段， 表面位移显现明显。此现象为采动应力释放现象，也 主要表现在迎头顶板上。弯曲断裂显现程度取决于迎 称之为巷道失稳现象。在应力释放较大、迅猛或巷道 头顶板（直接顶）的自重力、顶板岩性、层理以及（综掘 失稳严重时，可采用让压材料支护，同时加强巷道易产 机）切割力破坏的大小与方向；裸露时间的长短也直接 生失稳部位的支护密度与支护深度。 影响着弯曲断裂显现程度的不同。 １．２ 围岩脱落离层 １．１．１ 围岩弯曲断裂因素 自形成顶板围岩之后，顶板围岩便在自重力的作 １．１．１．１ 重力 用下向下弯曲断裂，开始出现脱落离层上部围岩现象。 不论巷道是设计为梯型断面还是半圆拱型断面，顶 离层数值的多少反映着支护强度的效果，监测手段可 板的自重力是始终存在的，而压力分布却截然不同。如 通过顶板离层指示仪来监测。 何减小中部顶板的压力，使之向左右围岩深部转移，是 （１）内离层量数值持续增大，说明浅部支护材料 首先要解决的问题。通过多年的实践，比较半圆拱型巷 支护效果较差，可通过加长支护材料来预防内离层量 道的变形现象要小于梯型巷道变形现象。在半圆拱型 数值持续增大现象。 断面的巷道中，破顶的高度多少是显现自重力大小的重 （２）内离层量数值持续增大，而外离层量数值也 要因素，在稳定顶板压力与支护强度上也是非常重要 持续增大，那么发生冒顶现象的可能性就会增加，可通 的，各矿井可根据巷道的地质条件实践性地来确定。 过加密、加长浅部支护材料、追加锚索加固来预防。 （３）内离层量数值急剧增大（浅部支护材料支护失 收稿日期：２０１３一ｏ５—２９ 效，锚固内超过界限值、极限值），而外离层量数值为零 作者简介：段伦祥（１９８１一），男，毕业于新汶矿务局职工大学，现 或者很小，应及时放顶或补打浅部支护材料。 任综掘工区区长，从事掘进技术工作多年，具有丰富掘进实践经验。 （下转第１３７页） ２０１３年第５期 毒瞧ｊｊ；科技 ｌ３７ 有机整体，抗漏风、抗冲击、抗压能力进一步增强。 ２．２巷道充填 鲍店煤矿于２０１２年首次采用泡沫混凝土充填施 工巷，取得成功，工作面安全顺利通过。充填泡沫混凝 土采用充填成套设备进行充填施工，人工上料，通过螺 图３ 分段施工示意图 旋上料机进入搅拌机，浆体搅拌均匀后进人充填泵主 机，通过管路将浆料输送至待充填位置。试验长度７０ｍ， 降低成本，提高工效。另外，可引进泡沫混凝土砌块生 约７２０ｍ ，共分４段施工，每段１０ｍ，示意图如图３。 产线，生产出不同规格和性能的泡沫混凝土砌块，用于 随着混凝土自动上料机的研制与应用，充填成套 巷道充填支护和内错联络巷造假底、假顶施工，逐步代 设备中如果将人工上料改为机械自动上料，工效提高 替坑木支护，对于减少坑木消耗、提高施工效率、增强 更快，职工劳动强度将大大降低。通过研究与试验，泡 支护稳定性、加快工作面推进等方面都会产生积极的 沫混凝土中利用注浆管路可掺人粉煤灰，更加有效地 作用。 （上接第１３５页） １．３．３ 底板围岩 （４）内离层量数值急剧增大，外离层量数值也急 底板围岩作为巷道的基础层，岩性是至关重要的 剧增大（锚固内、外超过界限值、极限值），那么发生冒 因素。如具有遇水膨胀的特性或硬度小，那么底板围 顶现象的可能性较大，可通过加密加粗加长浅部支护 岩的底鼓现象将给顶板围岩、上帮围岩与下帮围岩造 材料、追加锚索、施工木支柱加固来预防，必要时可放 成失衡现象，会加剧煤岩块继续破碎，相互挤压膨胀； 顶施工或实施工型绷加固。 如底板围岩硬度大，那么巷道的整体变形量就小，巷道 （５）内离层量数值观测正常，持续增大，而外离层 就处于稳定的基础上。 量数值逐渐减小现象。经过数年多个巷道观测数据说 明，顶板离层指示仪深部固定点在随着顶板产生位移。 ２巷道防尘冲刷与底板积水 （６）顶板移动下滑现象：此现象可通过巷道中线、 （１）巷道顶板围岩、上帮围岩与下帮围岩经过长 巷道变形、支护材料崩断断口与支护材料弯曲方向来 期的防尘冲刷，不但减弱支护材料的强度、氧化了煤岩 确定。顶板移动下滑深度位置可以确定在围岩松动圈 层，而且增加了顶板破碎下坠现象与上下肩窝空顶现 范围内，力源来自水平应力，煤岩层倾角越大，移动下 象。所以应尽量减少防尘冲刷水量，一般要求巷道不 滑量越大。 滴水为宜，与此同时也降低了底板积水。 １．３ 围岩破碎膨胀 （２）底板长久积水，使底板围岩软化鼓起变形，导 巷道围岩在重力与水平应力的作用下开始破碎膨 致顶板围岩、上帮围岩与下帮围岩失衡现象。 胀，破碎程度表现出的现象为：围岩表面浅部范围较破 碎，呈破碎状态明显；深部范围呈块状逐渐增大状态。 ３ 应力叠加 在此只对围岩浅部状态进行分析。 在巷道位临其它工作面、已采区或地质构造的应 在掘进动力很少参与的情况下，重力与水平应力 力范围内时，现掘巷道围岩就会承受应力叠加现象。 是促使巷道围岩煤、岩块继续破碎，位移向已掘空间膨 通过长期观测，承受应力叠加的巷道，巷道围岩的围岩 胀充填的重要因素。 弯曲断裂、围岩脱落离层、围岩破碎膨胀的间隔时间将 １．３．１ 顶板围岩 大大缩短，增加了动力现象，部分动力现象显现周期也 综掘巷道中，围岩表面浅部的煤岩较为破碎，已失 缩短了，加快了。 去了悬挂的能力，只起到一些组合支护的作用，完全由 支护材料来支撑；而在上部的围岩，还具有完整性，通 ４结论 过水平咬合处于悬挂的状态，不但未给支护材料施加 了解、掌握综掘巷道围岩显现状况、力学性质，就 应力，还起到固定支护材料基点的作用。 是为了巷道能更好地充分利用，即经济实用又节约成 １．３．２ 上帮围岩与下帮围岩 本。了解巷道围岩要经过三个阶段的变化，加大监测 随着顶板表面围岩（断裂、破碎）失去支撑力的同 力度、加强支护技术，增强承载能力，减缓采场围岩的 时，上帮围岩与下帮围岩也将同时接受顶板围岩转移 变形速度，便可以根据显现规律制定科学的设计方案， 而来的压力，起着支撑基点的作用。在重力（垂直应 减少复修巷道的次数，满足巷道使用期内的需要。 力）与水平应力的作用下，较完整的上帮围岩与下帮围 岩进一步松动破碎膨胀，向已掘空间产生位移。