张洪涛
中煤科工开采研究院有限公司示范工程部 陕西榆林 719000
摘要：在掘进工作开展过程中，为了保证工作面可以顺利通过断层，本文采取数值模拟分析的形式，针对断层对围岩应力所产生的影响力进行明确，在此基础上对掘进工作面围岩控制技术进行了深入分析，希望能为相关人员提供合理的参考依据。
关键词：掘进工作面；围岩控制；技术
现如今，基于我国现代社会经济发展背景下，开采规模也在原来的基础上实现了进一步拓展，掘进工作面围岩控制技术因此实现了非常广泛的应用。通常情况下，在掘进工作开展中，其围岩控制工作所面临的难度非常大，主要是因为围岩经常会面临变形问题的产生，当出现这些问题时，会对生产安全带来非常严重的负面影响。因此，一定要加强对掘进工作面围岩控技术的研究工作，结合实际情况采取有效的控制方法，从而才能为掘进工作面施工安全性提供重要的保障作用。
1、案例分析
某煤业公司1109工作面回风顺槽，北面为边界保护煤柱，南面为1-2煤辅运大巷，西面为已经结束的1108工作面，东面为未回采区域。该煤矿采掘布置均在1#煤层，其中煤层的倾角在1-3左右。煤层厚度在3.07左右。基于整体角度上进行分析，该煤层工作面为单斜构造形态，其中工作面煤层顶底岩性质如下表所示。
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1109工作面回风顺槽在向前掘进1890m处的时候，出现了正断层，为了制定出完善的过断层方案，保证掘进工作面能顺利通过，本文主要应用到了数值模拟方法，然后对过断层前后应力变化情况进行了深入分析。
2、断层构造带巷道应力分布规律分析
2.1 模型构建
结合工作面顶底板煤岩层相关的地质材料进行深入分析，在对架构模型充分利用的基础上，结合1109回风顺槽实际煤岩厚度构建巷道架构模型，然后将煤层走向、煤层倾向以及巷道顶板设计方向分别设定为X轴、Y轴与Z轴，将长度设定为了300m，宽度为75m。为了保证模拟过程与实际相符，所以在模型顶板上方施加了一定的压力，这样就能对真实巷道上方覆岩层的自重力进行准确模拟，将模型底部看作是一种稳定的边界因素，然后在两边增加一定的水平限制条件。
2.2 巷道施工动态模拟分析
1109回风顺槽巷道施工断面为矩形，在具体施工过程中主要应用到了锚网锁联合支护，将施工距离控制在0.8m。在具体的模拟分析过程中，对巷道掘进方向做出了相应的设定，以从左至右的方向开展施工工作，在对整个施工流程进行划分时，主要是按照动态的形式进行划分。在巷道掘进施工工作开展中，为了能对围岩用应力分布情况进行全面了解，同时明确巷道所反映断层之间存在的联系。
在巷道掘进工作还没有开始之前，对于巷道的原本应力进行了纪录，断层位置在X轴坐标45m的位置，巷道应力最大值达到了23.3Mpa，对于中心位置两边的应力而言，其大小变化情况具有一致性。因此，在巷道施工工作还没有开展之前，所受到的围岩应力是以断层为中心向两边呈左右均匀对称进行分布的。对于应力值的大小来说，也是由中心处向两边进行减少的。由此可以看出，巷道应力大小与断层之间的关系为反比关系，并且在与断层25m处的位置，围岩应力变化比较稳定，因此，断层对巷道围岩应力所产生的影响区域，是在距离断层前后20至70米的位置处。
载巷道掘进工作开展中，当对断层不同位置进行监测。结合模拟过程进行分析，断层对巷道围岩应力所产生的影响范围在30米左右，由此可以判定，由中心位置向左侧开始，在每间隔5米的情况下，需要设置一个测点，在还巷道中，一共确定了四个测点。结合测点的变化情况进行深入分析，在测点不变的情况下，掘进巷道位置与断层相距30米的时候，断层应力达到最大值，当掘进巷道位置与断层相距5米的时候，巷道的应力值为27.8MPa。由此可以看出，针对于同一位置而言，当掘进面与断层相距越近的情况下，那么巷道的应力值也就越大。在对 断层距离大小明确的基础上，分别对四个测点的应力值数据进行了分析，结合最终的监测结果可以看出，与断层位置越近的测点，那么最终的应力值也就越大，并且与断层位置越接近时，巷道的应力值增长也就越快。
3、巷道过断层施工方法分析
3.1 后退拉底过断层方案
在对后退拉底过断层方案进行应用的过程中，主要是掘进施工揭露断层的情况下，通过对超前探查的相关地质数据进行分析，可以明确巷道在即将进入到断层上盘的情况下，通过采取有效的计算方法，可以计算出巷道需要拉底下坡的高度，同时也能对拉底开口的位置进行明确，这样巷道掘进工作在进入到断层时，可以保证巷道的顶部能与断层下盘煤层顶不处于同一水平处。
3.2 过断层巷道支护方案
对于断层带所涉及到的区域而言，因为存在顶板存在破碎问题，同时应力具有一定的集中性，在巷道掘进工作开展中，其支护工作开展具有非常大的难度，为了保证在施工过程中，其安全性可以达到相应的标准要求，需要根据实际情况对支护方案进行合理选择。结合巷道模拟结果进行分析，针对于断层影响前后30m的位置，可以应用锚网索联合支护与架设钢棚的方式，从而在此基础上开展相应的支护施工工作。当采用锚网索联合支护技术时，主要在顶部位置布置了6根锚杆，间排距为800mm，布置2根锚索，间排距1000mm，在巷道两帮布置6根锚杆。
为了保证最终可以实现非常好的巷道支护效果，针对断层影响前后30m的位置，对巷道进行了注浆加固处理。在注浆过程中主要应用到了硅酸盐水泥，注浆孔的深度为50mm，并子上下双排孔的形式进行分布。
3.3 巷道支护模拟与应用效果分析
为了对以上支护方式合理性进行判定，所以，针对该巷道支护方案开展了相应的数值验证工作。结合最终的验证结果进行分析，在使用该方案之后，巷道围岩位移现象得到了有效控制。
在巷道掘进工作完成后的10个小时，其巷道围岩变化最大，在之后的40个小时内，其变化趋势比较平缓，在40个小时以后，围岩变化处于一种比较稳定的状态。
4、结语：
综上所述，本文应用数值分析模拟的方式，对巷道过断层应力变化情况进行了深入分析，由此对掘进巷道应力影响范围进行明确。并且在掘进面与断层距离越近的情况下，其巷道的应力也就越大。
参考文献：
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