一、項目背景
我國許多煤礦煤層開采都處在近距離煤層群環(huán)境中，由于煤層層間距離大小不等，相互間開采的影響程度各異，特別是當煤層層間距離小到一定程度時，臨近煤層間開采的相互影響將非常顯著，嚴重影響礦井的安全、高效生產。而現(xiàn)有的近距離煤層開采研究成果對于解決層間距離較大的煤層群開采設計和圍巖控制起到了關鍵作用，但是對于層間距離很小的煤層群開采不能完全適合。
某煤業(yè)集團主力礦井所采1-1煤和2-2煤層間距60m左右，由于受多次采動影響，2-2煤工作面順槽出現(xiàn)錨桿斷裂，片幫嚴重，并出現(xiàn)明顯底鼓和頂板下沉，影響正常運輸和行人。該集團的另一個主力礦井也出現(xiàn)輔運順槽變形嚴重，錨桿斷裂等現(xiàn)象。
二、研究內容
1.現(xiàn)場調查與巷道圍巖地質力學測試及評估
在該礦進行煤巷地質與生產條件調查，以及現(xiàn)有巷道支護狀況調查，分析支護參數中存在的問題，并在井下選擇有代表性的地點，進行圍巖強度與圍巖結構測試，目的是對巷道圍巖地質力學參數進行詳細了解，為合理確定巷道支護參數奠定基礎。
2.煤柱應力分布規(guī)律研究
采用現(xiàn)場實測的方式監(jiān)測多次采動影響過程中煤柱內應力分布規(guī)律，掌握煤柱內應力變化特征。
3.多次動壓影響巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究
巷道圍巖變形及錨桿索受力規(guī)律研究，主要包括巷道兩幫及頂板裂隙動態(tài)擴展監(jiān)測、巷道兩幫及頂板位移監(jiān)測、錨桿索受力監(jiān)測。通過以上監(jiān)測數據，可確定煤柱裂隙擴展范圍，分析巷道圍巖穩(wěn)定性及指導支護材料優(yōu)化，為新掘動壓巷道支護設計提供基礎數據。
4.試驗巷道支護初始設計
根據對礦壓監(jiān)測等數據的綜合分析，對新掘多次動壓影響巷道進行支護設計。
5.井下施工和礦壓監(jiān)測指導、質量把關及問題處理
根據礦壓監(jiān)測設計指導礦壓監(jiān)測，根據監(jiān)測結果隨時修正支護設計。
三、研究結論
1.巷道支護體在工作面距巷道80-120m左右時開始受到超前支承壓力影響，在工作面推至巷道相應位置時，僅出現(xiàn)輕微礦壓顯現(xiàn)，支護體受力小幅增加，表現(xiàn)出明顯的滯后性。在工作面推過后，由于采空區(qū)懸頂等覆巖結構尚未充分穩(wěn)定，支護體受力持續(xù)增加；當工作面推過測站500m左右時采空區(qū)覆巖形成穩(wěn)定結構，支護體受力達到峰值并穩(wěn)定下來。值得注意的是，采空區(qū)覆巖破斷會對巷道支護體形成沖擊，造成錨桿受力突增和錨索鎖具松動現(xiàn)象。總體來說錨桿受力普遍較小，遠未達到受力極限，錨索受力除頂板震動影響外，未受到明顯采動影響，基本穩(wěn)定不變。
2.與支護體受力表現(xiàn)一致，巷間煤柱應力顯現(xiàn)也出現(xiàn)明顯的滯后性，在工作面推至巷道相應位置時，煤柱應力僅出現(xiàn)輕微增加?？傮w上，煤柱應力變化大致可分為4個階段，以1350m測站觀測數據為例：（1）采動影響前穩(wěn)定階段，在工作面推至距測站80m之前，煤柱受力基本保持穩(wěn)定，變化幅度較??；（2）采動影響應力劇增階段，在工作面推至距測站80m直到工作面推過測站170m范圍內，煤柱受力快速增加，最高由5.0MPa升至8.1MPa；（3）采動影響應力緩增階段，在工作面推過測站170m至推過測站515m（范圍內，煤柱受力總體呈現(xiàn)緩慢增加態(tài)勢，增幅普遍在0.5MPa左右；（4）采動影響后應力釋放階段，當工作面超出測站515m之后，隨著工作面推進，煤柱應力普遍呈緩慢下降態(tài)勢，降幅大體在0.5-2MPa之間。
3.靠近巷道表層的煤柱煤體應力監(jiān)測數值普遍小于深部煤柱煤體，推斷是由于此部分煤體在高地應力與采動支承壓力影響下發(fā)生破壞，出現(xiàn)了一定的卸壓現(xiàn)象；當工作面推過500m，采空區(qū)覆巖充分穩(wěn)定后，煤柱整體出現(xiàn)卸壓現(xiàn)象，推斷是由于此時煤柱表層煤體在峰值支承壓力作用下不斷破碎，故不再增加的支承壓力出現(xiàn)了轉移與釋放。
4.在工作面推進距測點70 m范圍外時，表面位移整體變化較小，各區(qū)域收斂變形趨近于0。隨工作面推近測點，巷道各區(qū)域圍巖移近量緩慢增加，當工作面推至距測站24m以內后，圍巖收斂變形速度顯著增加，移近速度最大為180mm/d，至工作面推至測站2m時，頂底板累計移近量達到305 mm，兩幫移近量達到280mm；其中工作面底板鼓出量最為突出，這主要是因為底板之上的水泥地板剛度過大，受兩幫擠壓彎折破壞后向上鼓出，巷道實際底板變形較小。綜上，頂板下沉量變化較小，而兩幫移近量尤其是煤柱幫移近量較大，水泥底板輕微鼓出，整體上巷道圍巖變形在合理范圍內，不影響工作面正?；夭芍刃颉?
5.頂板與兩幫內部均為整體致密，但橫向裂隙發(fā)育，未見明顯縱向裂隙發(fā)育特征；工作面采動未對頂板內部裂隙造成明顯影響，但造成了淺部煤體橫向裂隙開裂現(xiàn)象；在采動影響前，煤柱幫煤體與實體煤幫煤體觀測結果類似，整體上并未發(fā)現(xiàn)明顯煤體內部裂隙發(fā)育與破壞現(xiàn)象，煤體整體結構完整致密；在采動影響過后，相比于實體煤幫，煤柱幫淺部煤體出現(xiàn)明顯板裂化現(xiàn)象，出現(xiàn)多條新生橫向裂隙，裂隙周圍煤體未出現(xiàn)明顯塑性破壞現(xiàn)象，可以解釋為煤體在支承壓力作用下出現(xiàn)的側向張拉破裂，此時煤體仍具有一定的抗壓、抗彎能力，對軸向拉力的抵抗則主要依靠錨桿軸向力的約束，提高錨桿預緊力可有效控制煤幫的側向張拉破裂。
6.綜合各測點煤體強度測試結果來看，5.0m以內煤體強度在20MPa以內，5.0m-9.7m煤體強度略高于淺部煤體，處于20-25MPa之間，煤體位置越深，強度越大?？傮w上煤體平均強度為21.7MPa。
7.整體來看，巷道圍巖整體穩(wěn)定性良好，但支護體利用效率較低。在多次動壓影響下，已出現(xiàn)離層現(xiàn)象的煤體將進一步發(fā)生破壞，現(xiàn)場部分地段煤幫出現(xiàn)了整體彎折破壞，大塊煤體片落，對巷道安全造成了一定威脅。建議后續(xù)巷道進行支護設計時提高錨桿、錨桿預緊力，加強對巷道圍巖的軸向約束，減少橫向裂隙開裂、圍巖離層破壞現(xiàn)象，防止煤幫大面積彎折潰屈破壞。
8.在整體巷道礦壓觀測過程中，未發(fā)現(xiàn)明顯的上水平工作面回采對本工作面巷道穩(wěn)定性影響的現(xiàn)象。
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