巷道矿压观测分析方法探讨.doc

第8卷第2期总第55期 2003年6月煤 矿 开 采CoalMiningTechnologyVo118No12SeriesNo155 June 2003 矿压与控制 巷道矿压观测分析方法探讨 王怀新 新汶矿业集团生产技术处,山东泰安271233 [摘 要] 通过分析影响巷道矿压显现的因素及单因素矿压分析的局限性,引入了多元回归分 析方法,对新汶矿区主采二层煤巷道进行多元回归分析,提出建立巷道矿压观测及分析体系的建议。 [关键词] 巷道矿压;单因素;多因素;多元回归 [中图分类号]TD322 [文献标识码]A [文章编号]1006262252003202 ProbingintotheapproachtostrataWANGDepartmentofMiningandTechnology,,’,China AbstractBytheanalysisofthefactorsofstratabehaviorofsinglefactorstudy,thepaperintroducesaofmulti2factoranalysiscombinedseamNo.2ofXinwencoalmine.Asuggestionisalsoputforwardfortheconstructionofstratabehavioronroadway.KeywordsStrata;;Multiplefactor;Regressionanalysis 20万m,煤巷进尺15万m,锚杆支护占95以上。随着开采深度的不断增加,巷道围岩条件也不断地变化,压力逐渐增大,矿压显现剧烈,巷道支护越来越困难。矿区巷道围岩稳定性分类结果表明,围岩不稳定的Ⅳ、Ⅴ类巷道已经占85以上,给掘进支护管理工作带来了极大的困难。新汶矿区不断探索深部锚杆支护巷道矿压规律及分析方法,由单因素分析,发展到多元线性回归分析,不断优化锚杆支护设计,改善巷道围岩的管理状况,提高经济效益,取得了较好的效果。 1 深部锚杆支护巷道影响因素分析 巷道与开采关系、巷道施工方式、质量、支护方式等。通过对新汶矿区40余条巷道观测结果分析,得出巷道围岩变形量是其稳定性的反映,是各种因素综合作用的结果。巷道矿压显现与巷道所处的位置有关,在不同的矿、采区、工作面,影响巷道矿压显现的因素有较大的差异,而在深部,埋深、围岩强度是影响巷道矿压显现的重要因素。111 一元回归方法 对于围岩强度、地质状况相同的同一矿区、采区、同一煤层,由浅部到深部,一般可逐步进行观测,利用一元回归分析,得出巷道变形量与深度的回归方程,指导深部未知地段矿压预测,为设计提供依据。现场实测表明,对于围岩强度、地质状况不相同巷道进行单影响因素与变形回归分析,相关性较差,难以有效指导现场支护设计。如图1为二层煤巷道围岩变形与埋深的关系曲线及一元多项式 回归方程,R2为相关系数数值为0～1,值越大,相关性越好,图中相关系数两帮仅为013274,顶底仅为010296,说明二层煤不同条件 巷道支护设计优化,一般经过初始设计、实施设计、矿压观测、修改初始设计4个步骤,不断推动支护设计向前发展,使支护设计不断适应新的条件,达到技术先进、经济合理、安全可靠的目的,而矿压观测及分析是优化巷道支护设计的关键。 巷道围岩稳定性受各种因素影响,它不仅取决于各种地质条件的变化,同时也取决于有关生产技术因素。其影响因素包括围岩性质及构造特征、开采深度、原岩应力、地质构造、巷道断面形状、 巷道变形与埋深单因素回归相关性差,难以起指导作用。 112 多元回归方法 [收稿日期]2003-03-10 [作者简介]王怀新1959-,男,山东寿光人,高级工程师,现在新汶矿业集团生产技术处处长。 67 总第55期煤 矿 开 采2003年第2期 21826x4-12217 顶底y01035x101552x201356x3 11841x4-861626 式中,y为巷道相对移近率,,x1为巷道埋深,m;x2为顶板强度,MPa;x3为底板强度,MPa;x4为煤层强度,MPa。 表1 二层煤巷道开挖影响阶段相对移近率观测结果 图1 二层煤围岩相对移近率与巷道埋深关系曲线 两帮 顶板底板煤层平均埋深相对 巷道名称强度强度强度强度 /m移近 /MPa/MPa/MPa/MPa 率/ 良庄8201回风巷7605118401710341171良庄8201运输巷800511840170341172南冶844291732510623520771710612811713251065261755313121130174515副巷9904417925151211271542 顶底 相对移近率/ 221142154 由以上分析可知,围岩变形受多重因素影响,单纯从一个因素分析是远远不够的,巷道埋深、围岩强度单独与围岩相对移近率关系受多方面限制,因此,需引入多元回归方法,进行围岩变形多因素影响回归分析。 多元回归是在一元回归的基础上研究多个要素发展变化的规律。其原理是对已知数据进行最佳直线拟合,的数组。ymxb或ym1x1m2bx值是多重的,式中的因变量yx的函数值。m值是与每个x值相对应的系数,b是常数。 对于不同围岩强度、地质状况的观测资料,利用多元回归的方式分析未知地段矿压规律,可达到有效指导巷道支护设计目的,观测的巷道越多、参加分析的因素越多,多元回归分析越准确。2 多元回归分析应用举例 表2 二层煤巷道稳定阶段相对移近速度率观测结果 两帮 顶板底板煤层平均 相对 巷道名称强度强度强度强度 移近率/m /MPa/MPa/MPa/MPa /・d-1 良庄8201回风巷7605118401710103411701003良庄8201运输巷8005118401710103411701007南冶35206中单巷8442917281117132510601018南冶35207西单巷8732917281117132510601006南冶35207东单巷8962917281117132510601036协庄3216运输巷950261755313121130174010065孙村4220副巷99044179251512112715401014 埋深 顶底相对移近率/・d-10100020100301020100540101701007201031 212 回采影响阶段巷道变形量与多因素的关系 新汶矿区各煤层不同地段赋存条件差异较大,下面根据近年来部分巷道实测结果,以二层煤锚杆 支护巷道为例进行多元回归分析。211 开挖影响阶段巷道相对移近率与多因素关系 二层煤开挖影响阶段巷道相对移近率巷道移近量与巷高或巷宽的比值与埋深、围岩强度观测结果见表1,开挖稳定阶段相对移近率见表2。 经回归分析得二层煤巷道开挖影响阶段多元回归公式为 两帮y01043x101698x201642x321826x4-12217 二层煤回采影响阶段巷道相对移近率与埋深、围岩强度观测结果如表3所示。 表3 二层煤回采影响阶段巷道相对移近率观测结果 巷道名称翟镇3205西轨巷泉沟5201中间巷泉沟5201溜子道翟镇3204西轨道南冶35207西单巷南冶35207东单巷 埋深 /m420395395420873896 顶板底板煤层平均强度强度强度强度 /MPa/MPa/MPa/MPa371920182018371929172917 101822182218101828112811 8181991611717791611717791418143171325106171325106 两帮顶底相对相对移近率移近率 /1610461042215 /2510951091515414 顶底y01035x101552x201356x311841x4-861626 经回归分析得二层煤巷道开挖稳定影响阶段多元回归公式为 两帮y0100023x10100461x201642x3 68 经回归分析得二层煤回采影响阶段巷道多元线性回归分析公式为 两帮y-01098x1-21061x2-81379x3111973x4961153 顶底y-01093x1-11639x2-41279x3 下转79页 陶瑞林等高瓦斯区域回采工作面瓦斯治理2003年第2期 分,均衡了工作面上下口之间的压力差,从而使工作面扩散到采空区的风量减少,有效地控制了采空区内积存瓦斯的涌出。313 正确使用挡风帘和合理的超前挡 采取局部均压通风方法后,工作面上隅角的瓦斯仍时有超限。故考虑了4套治理方案。方案1不使用挡风帘,煤壁超前两挡;方案2使用挡风帘,煤壁超前两挡;方案3用挡风帘,煤壁超前一挡;方案4用挡风帘,煤壁不超前,上隅角与 采空区回成斜角。详见图1,各方案实测瓦斯浓度见表2。 用挡风帘效果更好。因此,上隅角煤壁侧超前支护不宜太长,应不超过两挡。 3对上隅角拐角处回料形成斜角可以降低上隅角瓦斯浓度。因此,上隅角必须形成斜角并充满填实。 314 疏导堵截避免瓦斯峰值 合理的劳动组织,即改变工作面循环方式,由“两采一准”改为“边采边准”,控制瓦斯单位时间内的涌出量,达到瓦斯均匀释放,避免过高的瓦斯峰值产生。 在回采7402工作面时,,工作面采62以上,,工作面。减少同时回料,实现,避免出现瞬间高峰值。工作面回料组数与工作面回风流瓦斯浓度的关系见表3。 图1表2 4方案1 方案2方案3方案4 测点10158013801360130 测点20120012001180118 测点30134014801500142 测点41124018601740154 测点50146014401380142 表3 7402工作面回料组数与瓦斯浓度关系 7个组 5个组117550178 3个组114300170 1个组111100162 瓦斯峰值/ 瓦斯超1的时间/min回风巷平均瓦斯浓度/ 119600178 注测定时该面每班限产煤量为60t。 4 结语 通过对比分析,得出结论如下 1使用挡风帘可以减小上隅角瓦斯浓度,但对工作面回风流中瓦斯浓度影响很小。因此,上隅角必须使用挡风帘。 2上隅角煤壁侧超前挡少做或不做时,使上接68页101589x47214093 结论 1不同的矿区、煤层、采区,巷道围岩变形 回采工作面的瓦斯治理是一项系统工程,只有 充分了解其涌出的规律,有的放矢地采取措施,实行综合治理,才是治理瓦斯的有效途径,实现安全生产。 [责任编辑崔德仁] 关性差的问题。对支护设计有较好的指导意义,具有较好的推广应用价值。 4巷道矿压观测是支护设计及优化的关键,建立巷道矿压观测体系,采用先进的矿压观测分析手段,将有助于推动支护改革的发展,使支护更趋经济合理。 [参考文献] [1]姜旭平1电子商务与经营分析方法[M].北京中国人民大 影响因素有很大差异,要有针对性地分析,才能找出影响巷道矿压显现的具体因素。 2对于围岩强度、地质状况相同的同一矿区、采区、同一煤层巷道,由浅部到深部建立观测分析体系,观测分析时可不考虑相同因素,进行单因素分析,使分析简化。 3对于围岩强度、地质状况不相同的巷道,采用多元线性回归分析,可解决利用单因素分析相 学出版社,20001 [2]陈炎光,陆士良.中国煤矿巷道围岩控制[M]1徐州中国 矿业大学出版社1 [责任编辑邹正立] 79