冯艳杰

(潞安环能股份公司 漳村煤矿，山西 长治 046032)

下保护层的开采不可避免地导致上覆岩层的弯曲下沉变形，形成垮落带、裂隙带、弯曲下沉带，在岩层卸压区域边缘形成应力升高区，区域内围岩裂隙发育[1-5]。布置在该区域的巷道受围岩应力变化发生破坏，表现出明显的“松软散”特征。张华磊等[6]采用FLAC对下保护层开采引起上覆岩层的卸压变形进行了数值模拟分析，得出下保护层开采会使上覆岩层产生大量裂隙，根据巷道断面变形量的大小确定卸压影响范围；刘彦伟等[7]采用力学分析和数值模拟的方法对上覆煤巷的应力分布、位移变化等进行了分析，得出层间距越大，卸压程度越小，最大应力集中位置越靠近采空区，卸压范围也越小。

受工作面采动影响，巷道呈现出明显的顶板下沉、两帮内挤、底板鼓起等变形特征，严重影响了工作面的正常生产。因此，为有效控制此类巷道围岩稳定，需要对巷道受力变化特点进行深入研究。

1 煤层群上行开采机理

上行开采能否顺利实施主要与下煤层的开采方法、煤层间距与下层煤的采高、上下煤层的开采时间间隔、煤层间岩性及结构等因素密切相关。

煤层群上行开采原则为下保护层的开采不能对上覆煤层造成强烈的采动影响。上覆煤层的弯曲下沉是难以避免的，但应保证上覆煤层具有一定的完整性，煤层不产生较大范围的滑动和错位。

采用上行开采顺序，由于下煤层开采破坏了原始地应力平衡，岩层扰动后应力重新分布，形成一个新的平衡状态[8-11]。当岩体的极限强度低于二次分布应力时，不可避免地导致上覆岩层下沉变形并达到破坏状态。岩层发生变形破坏后，不可避免地会产生大量的开采裂缝，导致煤层整体将被破坏，岩体的剪切变形会引起煤或岩体的台阶错动。但随着时间的推移，开采裂隙在一定程度上和范围内进入压实闭合状态。因此，要顺利实施上行开采，并达到理想的开采效果，关键在于找出围岩裂隙破坏发展规律，重点在于控制煤层上覆岩层的层间滑动和台阶错动。

某矿11233运输巷属于上煤层工作面的回采巷道，位于其下方的11269回风巷属于下煤层工作面的回采巷道，其巷道空间布置关系如图1所示。11233运输巷受11269工作面回采影响，巷道变形严重。为了解11269工作面回采对11269回风巷及11233运输巷的采动影响，在工作面回采过程中，对11269回风巷和11233运输巷的支承压力进行了观测，将收集到的数据整理统计，找出11269工作面回采对11233运输巷支承压力分布的影响特点。为今后类似条件下工作面的回采提供参考依据。

图1 巷道空间布置关系(m)

2 测量仪器

本次研究主要采用矿压监测设备YHY-60型单体柱压力测量仪，配合红外线矿用手持采集器对巷道进行支承压力的测量，测量仪器如图2所示。在巷道的不同位置处布置测点，将压力测量仪安装在单体液压支柱上，通过红外线矿用手持采集器按照红外协议采集数据到采集器，然后带到井上通过传输接口输入到计算机里面，进行数据分析和处理。

图2 测量仪器实物

3 支承压力监测方案

工作面超前支承压力是巷道超前支护的主要依据[12-13]。在工作面11269回风巷及上覆煤层11233运输巷安装YHY-60型单体柱压力测量仪，每隔3～5 d用红外线矿用手持采集器采集并存储相关数据，同时将测力仪清零。重复上述工作，直至本工作面回采结束。具体测点布置如下：

1) 在11269回风巷停采线位置往里10 m布置2号测点，并安装单体柱压力测量仪，停采线位置往里30 m布置4号测点，并安装单体柱压力测量仪。

2) 在11233运输巷中对应于11269回风巷2号、4号测点位置布置1号、3号测点，并分别安装单体柱压力测量仪，两个测点之间距离为20 m。测点布置如图3所示。

4 实测数据统计分析

将两条巷道的测点数据分别导入计算机统计整理后，按距工作面的距离将对应的数据取平均值，得出11269回风巷支承压力分布规律及拟合曲线如图4所示，11233运输巷支承压力分布规律及拟合曲线如图5所示。为了更直观的对比分析，11269回风巷与11233运输巷支承压力对比曲线如图6所示。

图3 测点布置

图4 11269回风巷支承压力分布规律

图5 11233运输巷支承压力分布规律

图6 支承压力对比曲线

由图4可以看出，随着工作面的不断推进，单体柱压力测量仪距煤壁距离越来越近，支承压力随之增加，在距煤壁大约30 m处，第一次出现一个小的峰值，为12.8 MPa，随着工作面继续推进，在距煤壁大约18 m位置处，支承压力峰值达到15.1 MPa，其支承压力拟合曲线呈6次多项式分布，这是一条理想情况下的支承压力分布曲线；从拟合曲线可以看出，随着工作面的不断推进，支承压力不断增加，最终达到一个峰值，随后又开始下降。由图5可以看出，随着11269工作面的不断推进，11233运输巷支承压力随之增加，在距煤壁大约35 m处，第一次出现一个小的峰值，为7.2 MPa，随着工作面继续推进，在距煤壁大约15 m位置处，支承压力峰值达到8.4 MPa，其支承压力拟合曲线也大致呈6次多项式分布；从拟合曲线可以看出，随着11269工作面的不断推进，其支承压力也不断增加，最终达到一个峰值，随后又开始下降。

由图6可以看出，随着11269回风巷支承压力的不断增加，11233运输巷支承压力也随之增大，曲线分布走势大致相同。受到下部11269工作面的采动影响，上部11233运输巷在11269工作面煤壁距测点50 m处，其支承压力就开始呈增大趋势。

5 结 语

1) 随着下部工作面的不断推进，其上部回采巷道前方支承压力也随之发生变化。下部工作面的采动应力会直接作用在上部岩层中，导致处于上部受影响区域的巷道围岩发生变形。

2) 11269回风巷支承压力峰值点位置在距工作面约18 m左右，11233运输巷压力峰值点位置在对应11269工作面约15 m左右。根据上述支承压力的分布规律及巷道围岩的变形，11269回风巷其超前支承压力影响范围在55 m以上，11233运输巷其超前支承压力影响范围至少为50 m，取安全系数1.2～1.5，则应预先从11233工作面前方60～75 m范围内开始对巷道加固，11269工作面则应在66～82 m范围内对巷道进行加固。