2019年第12期
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动压巷道围岩变形规律及控制技术研究
尚 健
（山西潞安工程有限公司，山西 长治 046100）
摘 要
为了对动压巷道围岩变形规律进行研究，在21150工作面运输巷掘进至450m、550m、700m、800mm时分别布
置4个测点监测围岩变形。根据监测结果将动压巷道围岩变形分为超前变化阶段、同位变化阶段、滞后变化阶段，采用锚网索+二次注浆加固的措施对巷道进行支护。围岩变形量监测结果表明，采用的支护措施可以有效控制动压巷道围岩变形。关键词
顺槽 动压 规律 控制
中图分类号 TD353；TD322 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2019.12.022
Study on Surrounding Rock Deformation Law and Control Technology of Dynamic
Pressure Roadway
Shang Jian
(Shanxi Lu'an Engineering Co., Ltd., Shanxi Changzhi 046100)
Abstract: In order to study the deformation law of surrounding rock of dynamic pressure roadway, four measuring points were arranged to monitor surrounding rock deformation when the transportation roadway in the 21150 working face was excavated to 450m, 550m, 700m and 800m respectively. According to the monitoring results, the surrounding rock deformation of the dynamic pressure tunnel can be divided into three stages: advance change stage, same position change stage and lag change stage. The monitoring results of surrounding rock deformation show that the support measures can effectively control the surrounding rock deformation of dynamic pressure roadway.Key words: crossheading dynamic pressure law control
煤矿巷道掘进后处于应力平衡状态，当受到周围的采动影响时，原有的平衡状态被打破，会出现应力集中，导致巷道围岩应力增大出现变形破坏，多数巷道受多次动压影响后反复维修，甚至一些巷道多年后才能稳定下来。我国常采用锚网索支护、注浆加固等方式提高动压巷道稳定性，虽然取得了一定的效果，但是动压对巷道的影响周期长，支护技术还有待进一步优化。
平均厚度6.05m，煤层赋存稳定，工作面主采3#煤层，
顶板由粉砂岩和中砂岩构成，底板由细粉砂岩构成。工作面回风巷和运输巷掘进后受动压影响，变形破坏严重，因此，需要采用合理的支护措施提高巷道的稳定性。
2 动压巷道围岩变形监测
2.1 监测点布置位置
在21150工作面运输巷掘进至450m、550m位置处分别布置两个测点，测点编号为1#、2#，监测工作面每回采20~30m期间动压巷道围岩变形量。在运输巷掘进至700m、800m位置处分别布置两个测点，测点编号为3#、4#，监测工作面运输巷受动压影响下巷道围岩变形量。
1 工作面概况
常村煤矿21150工作面位于第二水平21采区东翼，埋深约750~900m左右，西侧为21采区三条下山煤柱，东侧为F16断层煤柱，工作面上部为已回采的21132工作面，下部为未回采的21170工作面。
2019-07-08收稿日期
作者简介 尚健（1992-），男，山西襄垣人，2014年7月毕业于山西大同大学，土木工程专业，本科，助理工程师，从事矿山建设工作。
2.2 监测结果分析
（1）1#监测点结果
在21150工作面运输巷掘进至450m布置1#监测点，监测结果如表1所示。
58表1 1#监测点监测结果
推进位置/m推进距离/m顶底板移近量/mm两帮移近量/ mm
5222100
5012100
4803005
450251023
425301038
395253543
370282943
342274546
315265345
2275498
2622680134
23601221
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根据1#监测点监测结果，得到巷道围岩累积变形量，其结果如图1所示。
测点，监测结果如表2所示。
根据2#监测点监测结果，得到巷道围岩累积变形量，其结果如图2所示。
图1 1#监测点巷道围岩变形累积量
（2）2#监测点结果
在21150工作面运输巷掘进至550m布置2监
推进位置/m推进距离/m顶底板移近量/mm两帮移近量/ mm
6251300
612222020
590203060
5702380160
54725130125
5222115585
#
图2 2#监测点巷道围岩变形累积量
表2 2#监测点监测结果
480301020
425301530
370282045
3152620145
262262570
23602450
（3）3#监测点结果
在21150工作面运输巷掘进至700m布置3#监测点，监测结果如表3所示。
根据3#监测点监测结果，得到巷道围岩累积变形量，其结果如图3所示。
（4）4#监测点结果
在21150工作面运输巷掘进至800m布置4#监测点，监测结果如表4所示。
推进位置/m推进距离/m顶底板移近量/mm两帮移近量/ mm
5902000
5702300
图3 3#监测点巷道围岩变形累积量
表3 3#监测点监测结果
547252010
501211520
48030516
450255114
4253010
395251015
370281515
315263020
2622511
2360600
表4 4#监测点监测结果
推进位置/m推进距离/m顶底板移近量/mm两帮移近量/ mm
5902000
5702300
547252010
501211520
48030516
450255114
4253010
395251015
370281515
315263020
2622511
2360600
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根据4#监测点监测结果，得到巷道围岩累积变形量，其结果如图4所示。
图4 4#监测点巷道围岩变形累积量
2.3 动压巷道围岩变形规律
由不同监测点监测数据和累积围岩位移图可以得到动压巷道围岩变形的规律，分为3个阶段：
（1）超前变化阶段。当工作面回采至超前观测点20~70m位置处，运输巷围岩就已经开始出现蠕变，变形速率慢且变化不明显，巷道两帮围岩要先于顶底板变形。
（2）同位变化阶段。当工作面回采至监测点位置时，运输巷围岩变形量大且变形明显，两帮移近量趋近于峰值，顶底板移近量不断增大。
（3）滞后变化阶段。当工作面回采至监测点后40~60m位置时，运输巷顶底板移近量滞后于推进位置，在该区域内变形量达到最大值，两帮移近量开始减小。
3 动压巷道围岩控制技术
3.1 锚网索支护
21150工作面运输巷顶帮采用锚网索支护的方式，顶板和帮部锚杆均采用Φ20×2000mm高强度螺纹钢锚杆，锚杆间距为800mm，排距为1600mm。锚网全断面挂网，网间搭接100mm，用14#
铁丝联网间距为：每隔一孔联一扣。锚索使用Φ18.9mm的钢绞线制作，长度为6500mm，间距为1600mm。树脂药卷采用Φ23×500mm树脂锚固剂，每根锚索3块药卷。锚网索支护示意图如图5所示。
3.2 二次注浆加固
由于21150工作面运输巷受动压影响围岩变形破坏更加严重，需要对巷道围岩进行二次注浆加固。沿着巷道轴向共布置5个注浆孔，巷道注浆长度60m，孔径为85mm，孔深4.5m。工作面回风巷
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注浆液选用水泥单浆液，水泥为P.S32.5R普通硅酸盐水泥，W/C=0.45~0.5，掺加少量水玻璃，提高浆液的流动性及和易性。水泥水灰比为2:1、1:1和0.75，注浆液水玻璃选用浓度为35~42Bé，水泥和水玻璃比例为1:1。
注浆开始应缓慢升压，正常为0.5~1.0MPa，终压为2.0MPa。当观测围岩相对位移达到30mm时，表明围岩1.5m范围内已产生了松动裂隙，此时注浆为最佳时机，其浆液有效扩散范围将达到2m左右。
图5 锚网索支护示意图
3.3 支护效果检验
21150工作面运输巷采用锚网索和二次注浆加固后，对支护效果进行检验。通过在巷道设监测站，监测巷道围岩变形量。根据监测结果可知，支护后巷道围岩变形量和变形速率都有了明显的减小，顶板最大下沉量为150mm，两帮最大移近量为700mm。由此可知，支护取得了良好的效果，保证了巷道的稳定性，有利于工作面的安全回采。
4 结论
（1）以21150工作面运输巷动压巷道为研究对象，通过在运输巷掘进至450m、550m、700m、800mm布置4个测点，监测动压巷道围岩变形规律。通过监测结果可知，动压巷道围岩变形规律可以分为超前变化阶段、同位变化阶段、滞后变化阶段，围岩最大变形量为600mm。
（2）针对21150工作面受动压影响围岩变形破坏严重的问题，提出采用锚网索+二次注浆加固的措施对巷道进行支护，设计了支护参数和注浆参数，支护后巷道围岩变形量和变形速率都有了明显
（下转第62页）
62从巷道表面位移监测结果看，巷道监测位置变形量随时间不断增加。通过对比可以看出，未锚注段前60d顶板下沉量在68mm左右，两帮收缩量在85mm左右，且巷道未稳定，仍在继续破坏；锚注段前60d顶板下沉量在5mm左右，两帮收缩量在40~55mm左右，且巷道趋于稳定。
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70d顶板离层量随时间推移变化量不大，整体趋于稳定，第988排深部离层量才变化4mm，浅部离层量无变化。对比发现，注浆后支护效果明显好转。
3.3 锚注前后支护效果分析
己15-17-12100机巷前552m断面为净宽×净高=4600×3000mm，使用普通锚索后930m断面为净宽×净高=5200×4000mm。施工跨度由4600m更改为5200m后，增加了注浆工艺，虽然施工跨度增长了，但锚杆数量非但没有增多，通过锚索注浆填充了围岩裂隙，使锚杆与原岩形成一个整体，使巷道保持稳定而不易产生破坏，减少了水平应力对锚杆的剪切破坏，避免锚杆因动压影响而被剪断。锚注支护取得了很好的支护效果。
3.2 顶板离层监测分析
己15-17-12100机巷每隔50m设观测点进行巷道顶板离层监测。顶板离层监测深基点固定在锚索锚固端位置，深度约为7.8m，浅基点固定在锚杆锚固端位置，深度约为2.5m。通过图3和图4对比锚注前后巷道顶板离层变化量。
4 应用效果
中空高强锚注锚索支护技术在己15-17-12100机巷得到了成功的应用，减少了顶部下沉量和两帮收
图3 机巷541排未锚注段前70d巷道顶板离层变化曲线缩量。增大断面后，行人通道更加宽敞，降低了进风巷风速，缓解了采面接替的紧张局面，创造了适宜的井下作业环境，保障了矿井生产的顺利进行和职工的人身安全，有效地解决了大埋深、大跨度、大断面和高应力煤巷顶板变形破坏的难题，为河南平宝煤业有限公司安全生产、高效生产提供了条件。
【参考书目】
备注：系列1为顶板深部离层量差值，系列2为顶板浅部离层量差值
图4 机巷988排锚注段前70d巷道顶板离层变化曲线
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锚注一体化技术研究与应用[J].煤炭工程，2017（02）：43-45+48.
由图可以看出，未锚注段前70d顶板离层量随时间推移呈增大趋势，第541排深部离层量最大达到140mm，浅部离层量最大达到34mm；锚注段前
（上接第59页）
的减小，取得了良好的效果。
【参考书目】
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