林具雷
身份证号码：32032219801006**** 江苏省 徐州市 221611
摘要： 徐庄煤矿断裂构造密度较大。受落差较大断层自然分界的影响，工作面两道往往沿断层布置，且工作面间的区段煤柱常常留设较宽。随着该矿逐渐进入深水平开采，较宽的区段煤柱所造成的静压力集中现象开始凸显。该矿主采煤层为7号煤层和8号煤层。其Ⅱ3采区的8332工作面上部为7332工作面采空区。两工作面呈重叠布置，下部工作面在上部解放层的应力降低区保护范围内。但，在8332材料道掘进施工中出现局部巷道压力显现明显，围岩急剧变形，矿震频繁（原支护设计的强度条件下）。因此，针对这种情况，我们进行了认真的分析并进行了加强支护和卸压的尝试和研究，为后期徐庄煤矿类似条件下的施工积累了经验。
关键词：区段煤柱；支护；地质构造；地应力
1导言
8332工作面位于Ⅱ3采区系8层煤工作面，位于徐庄煤矿东九采区，上部为7332工作面采空区。8332工作面材料道（埋深最低处）设计中，顶板锚杆间排距设计为：每排布置6根锚杆，排距800、间距均匀布置；两帮锚杆间排距设计为：每排布置4根锚杆，排距800、间距均匀布置，溜子道顶锚杆选用钢筋类别为Ⅲ级屈服强度为500Mpa、φ20×2000mmMn左旋无纵筋螺纹钢锚杆，两帮锚杆选用钢筋类别为Ⅲ级屈服强度为500Mpa、φ18×2000mmMn左旋无纵筋螺纹钢锚杆；锚杆锚固形式为半长锚固。为保证两道顶板的完整性，顶板支护另加锚索加强支护，溜子道加固锚索选用钢筋强度等级不低于1860 Mpa钢绞线的锚索，锚索长5.25m， 配T型钢带梁，间排距设计为：材料道为1600×3200 mm。
徐庄煤矿8332工作面材料道掘进期间4#-6#测点附近约120m范围，巷道顶底板移近量和下帮收敛移近量平均达200mm-400mm。5#测点附近仅巷道底鼓量就达600mm左右。同时该区域矿震显现频繁，多根锚杆（索）受力破断。据不完全统计，锚索共破断约30根，锚杆破断约20根，多为下肩窝和巷中位置。至掘巷稳定期后（20天），该区域仍发生多次矿震。较大的围岩移近量导致巷道局部左侧肩角内挤严重，产生撕网后在矿震的作用下向巷内窜煤。巷道破坏情况较为严重，严重影响掘进期间的安全生产。
2围岩变形机理
2.1地应力及地质构造的影响
8332材料道下区段煤柱与F72-24断层协同作用形成高静压力区影响。该压力区4#--6#测点范围及前后（约120m范围）下区段煤柱宽度约24～30m左右，属高应力煤柱。虽然8332材料道布置在7332工作面内侧，但因为F72-24断层的存在7、8煤层间距岩层失去了对重叠布置巷道的保护，煤柱支撑压力直接通过断层面传递给了巷道附近的8煤煤体，造成了矿压显现。
另外，卸压钻孔施工中所出现的吸卡钻现象，也证明了该区域高静压力的存在。巷道下帮的高静压力产生了显著的泊松效应（经实测，与8332相邻的7235溜子道煤体泊松比0.32-0.36比同采区大多数区域的0.21-0.29要大，故推测8332工作面煤体泊松比也相对较大），导致了巷道下帮内挤、顶板下沉、底板鼓起（5#测点附近底鼓严重）。
2.2上层煤工作面顶板活动影响
巷道一侧相邻采空区，另一侧为实体煤。由于其覆岩边界条件一侧为实体，一侧为相邻工作面“O-X”型结构的弧三角板，似字母“F”，因此，命名为“F”型覆岩空间结构。
“F”结构的采空区覆岩可能对下一工作面掘进造成影响，同时掘巷影响也可能使采空区“F”型覆岩进一步活动或垮落（“F”覆岩结构失稳），产生动载荷反过来影响巷道的稳定。
在“F”覆岩结构失稳中，断层的作用不可忽视。可能正是断层的切断和断层面之间较差的咬合作用使得掘进施工对采空区侧的“F”覆岩结构造成较大的影响。
3围岩控制技术
3.1优化支护设计
在原支护的基础上，针对围岩变形较大位置，采取了加强支护措施。顶板锚杆更改为GMLZ-500/22-2200左螺纹钢树脂锚杆，配Φ10mm，长4400mm，宽60mmT型钢带、铁托盘，锚杆间排距800mm×800mm；下帮锚杆更改MLZ-500/22-2400左螺纹钢树脂锚杆，配铁托盘，锚杆间排距800mm×800mm；顶板锚索排距更改为1600mm，配M形钢带梁；在下帮及下肩窝位置施工一根孤索，锚索排距1600mm，配300mm×300mm铁托盘。巷中扶设单体液压支柱，柱距1.5m。
3.2泄压孔改善应力传递
在8332材料道施工加密泄压孔，形成巷道围岩的强弱强结构，强弱强即巷道深部受采动影响较小的原岩区域，卸压钻孔蹋孔区域，巷道支护区域。巷道周围岩体内的应力由于弱结构的存在，重新分布，径向应力和切向应力都向围岩深部转移。使得巷道围岩支护小结构处于应力降低区，有利于巷道的维护和稳定。有弱结构存在时，由矿震震源传递来的动载荷在强弱结构表面产生反射和透射现象，部分应力被反射回外强结构中，使得投射进入弱结构的应力幅值大大降低，并在弱结构内部经过散射和吸收，进一步衰减，传递到巷道围岩支护小强结构上的应力就大大减弱，有利于巷道的维护和稳定。
4效果检验
在采取加强支护的措施后，巷道向前掘进至8#测点（8#--9#测点前10m范围）。该范围煤柱宽度及断层与巷道位置关系与4-6#测点范围巷道相似。8#--9#测点前10m范围断层与巷道位置关系和围岩变形量均控制在200mmm以内，施工泄压孔无卡钻现象。
在原支护条件下（4-6#测点范围），断层距巷道8-10m范围时，处于断层上盘的巷道围岩移近量最大，常规支护最难控制。断层距巷道8-10m范围时断层与煤柱协同作用所产生的动静载应力集中程度很高。当采取了加强支护和施工卸压孔后相似段（8#--9#测点前10m范围），断层距巷道8-10m范围时，巷道围岩移近量得到了有效的控制。整体围岩移近量较4-6#测点范围（原支护）明显减小。说明此类动静载应力叠加影响是可以通过加强支护和卸压的方式得到有效控制的，且控制效果达到了围岩变形的可承受范围。
5结语
因此，矿井进入较深水平开采后原岩应力，尤其是由于断层等地质因素及开采因素造成的附加应力的影响显著增大。即使工作面处于重叠布置的下部卸压区内，也要充分考虑断层等地质构造切割引起的构造孤岛和不稳定顶板等因素的影响。面对这样的现实状况，研究和分析产生机理（原因），通过不断的摸索实践，总结有效的应对措施对该矿今后的采掘工作意义重大。
参考文献
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