回采巷道围岩松动圈厚度的确定

2013-09-27栾龙龙

采矿技术 2013年1期

栾龙龙

（淮南矿业集团谢桥煤矿，安徽淮南市 232001）

目前我国煤矿各种回采巷道支护多采用工字钢支架、U型钢支护和锚杆支护，国外则广泛采用锚杆支护，锚杆支护已成为解决围岩承受采动支承压力的重要途径。采用锚杆支护解决采动支承压力问题，关键是确定出巷道围岩松动圈的厚度，从而选择相应的支护参数，并对松动圈加以控制，防止松动圈范围内的围岩产生离层。

1 监测工作面概况

谢桥煤矿监测工作设于1161（3）工作面。1161（3）工作面开采煤层为13－1煤层，工作面标高－640．0～716．6m，地面标高＋18．7～＋23．8m。该工作面煤层稳定，平均煤厚为5．33m，平均倾角为12．7°。煤层以粉末状为主，含较多颗粒及少量块状，属半暗半亮型，局部发育1～2层泥岩或炭质泥岩夹矸，上层夹矸厚度为0～0．7m，局部地段因夹矸变厚，使煤层分层；下层夹矸厚度为0～0．6m。上顺槽距切眼253～349m，煤厚为1．5～4．2m，下顺槽距切眼363～417m，煤厚为1．6～5．5m。煤层顶板为泥岩及13－2煤复合顶板，底板为泥岩。

本面采用走向长壁、大采高一次采全高综合机械化采煤法，区内后退式回采，全部垮落法处理采空区。根据地质资料提供的数据，工作面煤厚1．5～7．3m，平均煤厚5．33m，综合考虑煤层厚度、煤机最小通过高度及支架最大支撑高度，确定工作面最低采高不小于4．3m，煤层增厚处最大采高不得大于6．3m。初放期间采高控制为4．3～5m。

2 监测方案与布置

对工作面巷道的两帮煤体进行松动圈测试，以了解两帮煤体的松动范围、塑性区分布，确定矿压显现作用下围岩破坏情况。测试仪器采用U510非金属超声波探测仪。回采巷道围岩松动圈监测布置如图1所示。测试采用一发一收的单孔测试探头，发射与接收探头之间的距离为200mm。监测方案如下。

图1 回采巷道围岩松动圈监测平面布置

（1）钻进测量孔。可用普通煤帮锚杆钻机（煤电钻）钻孔，每一个测点钻2个平行钻孔，钻孔打在腰线位置，钻孔方位向下有一定的扎角。

（2）清孔与充水。将钻孔内煤粉、钻渣清理干净，通过测试探头配套的可接长铜管将测试探头送入孔底，然后将充水管送入钻孔充水。

（3）测试过程。钻孔内充满水后，调整阀门，使钻孔内保持满水状态，然后缓慢均匀的拉动可接长铜杆，拉出探头。随探头的拉出，每隔10cm读数一次，直到换能器完全脱离钻孔。随着钻头在钻孔的位置不同，即距巷帮深度不同，测试仪上的读数随之变化。测量结束后，利用计算机数据分析系统，将效果最好的、并且具有代表性的读数作为测量结果的最终分析数据。

（4）测站布置。测站布置在距工作面前方30，50和100m处，每个测站在巷道的上帮和下帮设2个监测断面。

钻孔俯视图如图2所示。

图2 测试钻孔示意

3 监测结果分析

由于松动圈内岩石破碎，超声波在破碎岩体中传播时遇到破裂面的反射，导致超声波在松动圈破碎岩体内的传播速度要小于完整岩体中的传播速度。监测结果见图3～图5。图3为上顺槽距离工作面100m时的声速曲线，可以发现巷道上帮在1．8m处声速突然变小，声时增加，即出现松动圈，底板松动圈范围为0～1．8m。图4为上顺槽距离工作面50m时的声速曲线，与距离100m处的相差不大。图5为上顺槽距离工作面为30m时的声速曲线。