王云龙

（太原煤炭气化（集团）有限责任公司东河煤矿，山西 太原 030025）

1 概况

东河煤矿核定生产能力90 万t/a，开采2#煤层。工作面地质构造条件简单，为低瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险性，煤层为自燃煤层。2206 工作面埋深平均160 m，切眼长度190 m，切眼至停采线长度（留巷长度）425 m。工作面煤层倾角0°～4°，平均2°，煤层平均厚度为1.91 m。巷道沿煤层底板掘进，设计断面为矩形，掘进断面巷高2.4 m，巷宽3.8 m，净断面巷高2.2 m，巷宽3.6 m。为了提高煤炭资源的回采率，采用了切顶卸压沿空留巷技术[1-3]。在进行沿空留巷过程中，矿压显现规律对于安全生产十分重要。

2 采场矿压显现规律分析

2.1 工程分区

2206 工作面2019 年9 月开始正常回采，回采初期即采用切顶卸压自成巷无煤柱开采技术。2206工作面矿压监测点布设于4#、18#、32#、46#、60#、73#、86#、101#、115#、127#液压支架，矿压监测数据实现在线监测[4-6]。支架压力监测点布置如图1。

图1 工作面支架压力监测点布置

根据液压支架的矿压监测结果，可以将矿山压力显现分为未切顶影响区、中部未影响区以及110工法切顶影响区[7-8]。110 工法工程分区如图2。

图2 110 工法工程分区

2.2 采场矿压显现规律

根据工作面110 工法工程分区情况，监测了4#、18#、32#、46#、60#、73#、86#、101#液 压 支 架的压力变化。其中，位于切顶影响区的是86#、101#支架，位于中部未影响区的是32#支架，位于110工法切顶影响区的是46#、4#、18#支架。

（1）前段切顶高度8 m

根据2206 工作面切顶卸压切顶留巷工程分区情况，监测了4#、32#、86#液压支架的压力变化。由支架压力变化曲线分析得到工作面支架压力情况见表1。

（2）后段切顶高度7 m

由支架压力变化曲线分析得到工作面支架压力情况见表2。

由表2 可知，运输巷留巷侧（110 工法区）支架较轨道顺槽侧支架最大压力减小14 MPa，平均压力减小14.1 MPa，降低了17.1%，影响30 m 范围。

表2 工作面支架压力

对比前段和后段不同切顶高度的相关数据发现，工作面液压支架在切缝高度为8 m 前段，最大压力和平均压力均小于切缝高度为7 m 后段，其中最大压力值前段比后段小4 MPa，平均压力值前段比后段小2 MPa，监测数据表明8 m 切缝高度更有利于降低工作面液压支架压力。支架工作阻力减小，这表明在切顶后支承压力的传递被阻断，减小了传递在液压支架上的压力。

由表1 可知，运输顺槽侧（110 工法区）支架较轨道顺槽侧支架最大压力减小10 MPa，平均压力减小12 MPa。

表1 工作面支架压力

3 巷道矿压显现规律分析

3.1 恒阻大变形锚索变形及受力变化规律分析

根据工作面推进情况现场施工进度，布设1#～9#共计9 个锚索应力计，其位置分别距2206 工作面开切眼0 m、50 m、100 m、150 m、200 m、250 m、300 m、350 m 和400 m。通过监测的锚索受力曲线分析[9-10]，可以得到锚索应力变化的具体情况见表3。

由表3 可知，工作面的推进对锚索受力产生了一定的影响，影响范围在32～35 m 之间，这与监测的支承压力的分布范围基本相同。

表3 锚索应力变化曲线关键位置及最大拉应力

3.2 顶板离层变化规律分析

每隔50 m 布设一个离层监测点，共布设9 个顶板离层监测点。根据顶板离层监测情况，选择1、2、3、6 和7 共5 个顶板离层监测点，通过曲线分析可以得到顶板离层变化的具体情况，其中顶板离层变化曲线变化关键位置及顶板离层最大值情况见表4。

由表4 可知，工作面的推进对巷道顶板离层产生影响，一般处于超前30 m 范围之内。由数据可知，在超前工作面34 m 时巷道顶板开始产生离层。滞后工作面100 m 范围内，顶板离层变化量大。

表4 顶板离层变化曲线关键位置及顶板离层最大值

3.3 巷道围岩变形规律分析

为观测运输顺槽的围岩移近量及移近规律，进行了运输顺槽十字测点位移监测，测点布设见表5。

表5 运输顺槽十字测点布设情况

对顶底板移近、顶板下沉及巷道底鼓变化曲线进行综合性分析，得到巷道整体顶底板移近规律见表6。

表6 巷道整体顶底板移近变化量数据统计

由表6 可知：（1）巷道整体的顶板下沉量为93 mm，底鼓量为103 mm，顶底板移近量为196 mm，滞后工作面150 m 左右时顶底板基本稳定。（2）顶底板最大移进量在300 mm 左右，顶板最大下沉量为168 mm，底鼓量最大可达202 mm。

巷道整体两帮移近规律见表7。

由表7 可知：（1）巷道整体的正帮移近量为106 mm，副帮移近量为74 mm，两帮移近量为180 mm，滞后工作面150 m 左右时两帮基本稳定，个别区段在硐室影响下滞后工作面190 m 左右两帮移近量基本稳定。（2）巷道在初采时围岩变形最大，在200 m 左右围岩变形较大。（3）巷道副帮变形过了初采后，围岩变形在100 mm 以下，正帮变形最大可达到309 mm，最小可达31 mm。

表7 巷道整体顶底板移近变化量数据统计

4 结语

为了监测东河煤矿2206 工作面切顶卸压过程中的矿压显现规律，在液压支架和巷道中布置了监测点。通过监测点的应力变化，分析了切顶卸压沿空留巷中矿山压力显现规律。可以发现，8 m 切缝高度更有利于降低工作面液压支架压力，当滞后工作面距离约150 m 后，巷道顶板离层才趋于稳定，巷道在初采时围岩变形最大。