石草台煤矿22105回风巷道底鼓原因调查分析.doc

石草台煤矿22105回风巷道底鼓原因调查分析 【摘 要】 石草台煤矿22105回风巷在特定的地质条件下，受其相邻工作面开采的影响，巷道发生严重变形，突出表现为巷道底鼓，通过实时跟踪观测调查分析巷道变形的原因为（1）相邻22104综采工作面老顶周期来压出现周期性应力集中，运输巷与回风巷间煤柱为应力集中区域，22105回风巷顶板和负帮在高强度支护下，煤柱集中应力向回风巷底板转移所致；（2）22104综采工作面推采速度、老顶来压步距、工作面地质构造情况影响所致。 【关键词】 矿压观测 底鼓 应力集中 顶板周期来压 地质构造 1 22105回风巷地质情况 22105回风巷沿煤层掘进，掘进长度5521m，地面标高1311-1373m，煤层底板标高987-1040m，回风巷沿掘进方向煤层整体呈下坡，煤层赋存较稳定，局部煤层发育受断层影响呈现波状起伏，掘进过程中揭露断层落差均小于3m。煤层直接顶为砂质泥岩，灰色，泥质结构，层状构造，水平层理，断口平坦，含粉砂质，厚度1.68～22.47m ；老顶为粉砂岩，灰色，以石英长石为主，含云母，泥质填隙，均匀层理，厚度8.51～18.86m；直接底为砂质泥岩， 深灰色，中厚层状，泥质结构，参差状断口，含不完整植物化石，与下伏地层呈过渡接触，厚度1.68～16.9m。见图1。 2 22105回风巷支护情况 22105回风巷掘进断面为5.43.2m，巷道断面17.28m2，顶板采用“左旋螺纹钢锚杆钢筋网片π钢带锚索”联合支护；正帮采用“玻璃钢锚杆双抗塑钢塑料网片木托板”支护；负帮采用“螺纹钢锚杆双抗塑钢塑料网片木托板”支护。 22105回风巷受二次采动影响，在22104工作面回采期间超前进行锚索补强支护，顶板补强支护形式为“锚索π型钢带”支护，1m/排，每排5套，锚索规格Φ22*8000mm，钢带为8mmπ钢带。负帮补强支护形式为“锚索π型钢带”田字锚索支护，锚索规格Φ226500mm，横向π型钢带规格46001408mm，横向施工3排锚索，锚索间距2m，纵向π型钢带规格24001408mm，排距2m。4300米向大巷方向负帮补强支护取消纵向锚索π型钢带补强支护。 3 22105回风巷矿压观测 本次矿压观测从2012年1月26开始，观测的主要内容为22105回风巷的顶底板移近量，测点位置沿22105回风巷顶板距离负帮1m位置每10m一个测点，观测频率为6天/次。 3.1 观测方法 22105回风巷顶板设固定测点，定期测量记录顶底板距离建立数据表，计算下沉量，生成顶底板移近量曲线图。见图2。 3.2 矿压观测及底鼓原因分析 （1）从观测数据来看，22105回风巷随着22104综采工作面推进22105回风巷前80m顶底板移近量不明显，平均移近量122mm；80-120m顶底移近量局部变大，平均移近量201mm；巷道变形主要表现为底板鼓起，分析原因为22104综采工作面初采期间老顶来压周期长，老顶垮落步距较大，随工作面推进在5280-5320m运顺和回风巷之间煤柱出现局部应力集中，回风巷顶板、负帮在高强度支护下应力向底板转移造成底板局部鼓起所致。见图3。 （2）从观测数据来看，22105回风巷5280-5320m观测到明显底鼓时22104综采工作面已推进380米，此时在回风巷4990-5020m前后已可以观测到大于30mm的顶底移近量，22104工作面推进600米时5280-5400米处顶底板移近量趋于稳定，可观测到的移近量平均值小于10mm，此时工作面推进位置回风巷侧顶底移近量没有明显变化，最大移近量小于10mm，由此推测综采工作面动压顶板活动影响距离为滞后工作面100-320m，超前工作面0-50m。 （3）从观测数据来看，22105回风巷5160-5210m为底鼓最为严重区域，顶底移近量最大值达到660mm，分析原因为22104综采工作面老顶第一次来压前，顶板压力集中区域在工作面5160-5210m处，随工作面推进顶板压力集中在运顺和回风巷间煤柱上，进入采空区侧煤柱压垮后应力集中在回风巷侧煤柱，回风巷顶板、负帮在高强度密集支护下，集中应力向回风巷底板转移，导致回风巷底板折断鼓起。由此推测22104综采工作面的老顶初次来压步距为180-240m。见图4。 （4）从观测数据来看，22105回风巷5000-5030米处顶底移近量高于邻近位置，最大移近量210mm，从实际底鼓情况看，该位置发生底鼓，但底鼓量不大，分析原因为22104综采工作面第二次老顶来压应力集中位置在5000m前后，第二次老顶来压步距理论上小于初次来压步距，且工作面在386-565米推进过程中日平均推进速度为14m/天，推进速度相对较快可能是老顶来压应力集中体现不明显的原因。由此推测22104综采工作面老顶周期来压步距为160-220m。 （5）根据观测数据来看，按照22104工作面老顶来压步距为160-220m，上一次老顶来压位置为5000m位置推测，22105回风巷4780-4840m位置为老顶周期来压应力集中造成22105回风巷顶底板移近量体现明显区域，目前，回风巷4760-4820米处底板已经可以看出明显底鼓，观测数据（截止3月30）日也可以看出顶底移近量达到360mm。见图5。 （6）根据观测数据和实际情况来看，目前，22105回风巷4640-4670m处底板明显发生底鼓，回风巷顶底移近量达到260mm，与按照周期来压步距为160-220m推测位置提前40m左右，分析原因为a该位置为22104工作面腰巷口位置，腰巷从工作面机尾向机头过渡，随着机尾过腰巷工作面支架接顶后顶板压力可能向机头方向传递造成该位置应力集中；b 22104工作面过冲刷带期间推进速度较慢可能导致老顶来压步距变短造成该位置应力集中。见图6。 综上所述，22104综采工作面老顶周期来压出现周期性应力集中，运顺与回风巷间煤柱为应力集中区域，22105回风巷顶板和负帮在高强度支护下，煤柱集中应力向回风巷底板转移是造成底鼓的主要原因。另外，22105回风巷发生底鼓变形程度和发生位置与22104综采工作面推采速度、老顶来压步距、工作面地质构造情况等因素有关。