采动影响下煤矿巷道矿压控制技术研究

采动影响下煤矿巷道矿压控制技术研究

付海月

陕西长武亭南煤业有限责任公司 陕西咸阳 713602

摘要：煤矿开采环境具有复杂多变性，对于回采作业的矿区危险性因素更多，煤矿直接顶的整体安全性是综采工作面维护的重点内容，它又受到老顶的影响，一般来说，控制好回采工作面就相当于控制了老顶的活动规律，使矿压监测数据更加精确。文章通过分析综采工作面下矿压动态数据曲线等监测技术，探讨全新综采工作面矿压监测方法与应用优化策略，以促进综采工作面下煤矿安全生产质量的提升。

关键词：采动影响下；煤矿底板岩巷；矿压

引言

近年来随着我国煤矿开采范围和强度的不断增大，复杂困难煤巷数量也相应不断增多，包括多次采动、软弱顶板、特大断面等类型，直接影响矿井的采掘衔接和安全生产等，成为现场亟需解决的问题之一，本文主要针对多次采动应力影响下煤巷围岩稳定性控制开展研究。

1采动巷道围岩损伤特征分析

采动巷道围岩松动圈的发育程度，是指导巷道支护设计和评估巷道围岩损伤程度的重要参数。为此采用4D超高清全智能孔内电视(GD3Q－GA)对311102工作面辅运/主运巷、回风巷进行了“点源”探测，分析深埋厚硬顶板宽区段煤柱巷道在一次、二次采动影响下巷道围岩的损伤程度。由于辅运巷与主运巷之间留有宽30m区段煤柱，工作面一次采动影响下的围岩损伤破坏程度直接影响到未来作为下个工作面回风巷使用的稳定性，因此笔者重点对辅运巷(开切眼540m处顶板钻孔)与回风巷(距开切眼500m处顶板钻孔)随工作面推进的裂隙发育情况进行分析，随着工作面的回采，当距离工作面前方60～80m位置时，辅运巷帮部裂隙开始发育。当测点位于工作面前方45m时，测孔内高度1．9m的煤岩层交界面处出现1条斜切裂隙，此时顶板裂隙发育高度约为2m;当测点位于工作面前方5m时，测孔内部出现环形裂隙且主要集中在深度1．9～4．7m;当工作面推过测点35m时，测孔内部裂隙向上发展趋势较小，仅在8．2m处出现1条导水裂隙。这期间煤柱侧松动圈为1．5～2．0m，实体煤侧松动圈位于0．5～1．0m。同理，在回风巷内工作面前方500m处连续观测得出，当距离工作面103、123、143m巷道顶板裂隙发育的最大高度分别为3．0、4．0、3．8m，破裂区域范围均位于1．5～4．0m，均位于直接顶砂质泥岩层内(直接顶厚度4．4m)，巷道围岩松动圈的发育范围集中在3．0～3．2m。随着工作面的推进，当巷道距离工作面75m时，裂隙发育高度达到6．8m;当巷道距工作面55m时，顶板裂隙高度达到7．9m，并且裂隙数量显著增多;当巷道距工作面39m时，顶板裂隙进一步发育，最大裂隙高度很有可能超过8．0m。这期间围岩松动圈基本稳定在3．6m，未向煤体深部发育，但距煤壁1．5～3．0m次生裂隙十分发育，距煤壁0～1．5m属于破碎区域。同时，受二次采动影响，距工作面130～140m时巷道顶底板及两帮移近量开始增大，当距工作面45m时顶底板总移近量达到0．5m，当距工作面30m时，两帮移近量达到1m，主要表现为区段煤柱侧帮部煤体压出，巷道顶板下沉、两帮压缩变形严重。分析原因主要是由于区段煤柱在本工作面超前支承压力和侧向厚硬顶板在其上方发生变形回转形成的挤压应力，二者叠加作用导致区段煤柱整体受力较高，致使巷道围岩裂隙扩展、变形严重。

2采动影响下煤矿底板岩巷矿压控制技术

2.1巷道围岩表面位移观测

正常掘进锚杆巷道不能进行顶板离层监测的必须进行围岩移动监测；如工作面有地质构造、高应力等区域必须进行围岩观测。围岩观测采用十字布点法进行监测，每50m布置一个测点，要求在顶板离层仪附近5m范围内设置矿压围岩观测十字监测点。巷道围岩表面位移观测包括：①顶底板相对移近量。②两帮相对移近量。其观测频度为：掘进工作面50m内，每日观测记录位移值一次；50m以外每周不少于一次进行测读和记录，并及时对观测数据进行处理分析原因并及时处理（两帮任意一帮收缩超过100mm时应采取加强支护措施）。

2.2综采工作面矿压监测工作与信息技术相融合

①自动化信息化矿压监测设备进行矿压数据采集工作。由于煤岩体动态能量积蓄和释放的动态过程中是不断变化的，因此矿场压力监测在采煤工作面、综采支架压力、巷道工作面压力、顶板压力以及位移距离等数据每时每刻都在发生着变化，开采防压工作面临着不可避免的弹性形变，但人工测量却测不到最小的冲击势能。因此为避免矿压监测的误差，矿业企业应引进系统化监测设备如电磁辐射脉冲设备。当前常使用的先进的电磁辐射脉冲系统主要有KJ30、KBJ70等。它们的工作主要原理是通过脉冲波的发生，由监控主机、井下摄像机以及传输线路、监控矩阵、智能化监视系统、信息传输机等设备来检查煤岩体中所蕴含的能量,并将能力数值上传到计算机上,形成能量曲线图。监测人员通过观察曲线图的变化情况，分析其中矿压的稳定性。其中KBJ70是综采压力采集分析数值一体化系统，其传播数据信息采用的是光纤通信技术，比KJ30光纤工业电视监控系统在安全可靠性上更具有优势。②利用云端大数据库综合处理矿压监测勘探数据。由于矿压监测数据是动态变化的，从抽样式信息勘察到实时信息监控，数据复杂庞大，让勘探工作难度加大，也使勘探数据信息的精准度难度增高。因此通过云端大数据处理所有数据，可以方便勘探人员随时抽查煤矿矿压的变化，自动智能化管理综采工作，对每一个矿区出现的问题能做到细致快速分类并提出有效的解决方案。如此高智能自动化的矿压监测方式不仅减少人工成本，还能提供精准度高的数据和可行性较高的可行性方案，大大提高了开采工作效率。

2.3加强工作面现场管理

（1）安排各级管理人员不定期对矿井顶板进行隐患排查，隐患排查要全面、细致，不留死角，同时在加强隐患排查的基础上，对查出的隐患进行落实问责，将问题彻底解决，避免隐患的再次发生。（2）严格落实工作面各类制度的实施与问责。对违反工作制度的人员要严厉考核、严格处理。按照工作面问责制度及顶板管理规定，对发生事故顶板的管理人员要严厉问责，并对事故发生的原因进行分析总结，并对相关的管理人员及工作人员进行处罚，以此事故作为警示教育的案例，避免此类事故再次发生。（3）加强巷道支护质量及后期维护。施工人员对顶板进行支护后，要安排专人对支护的顶板进行验收，查看支护质量是否满足标准。对于顶板破碎比较严重的区域要安装栅栏或贴警示标志，防止无关人员进入该区域引起二次伤害。对破碎顶板区域进行维护时，必须对现场进行临时支护后才方可更换维修，严禁在没有临时支护的情况下直接对原支护设备进行更换。（4）严格执行班组长管理制度，充分发挥班组长在顶板管理上的模范带头作用。班组建设是矿井生产的基础，也是具体工作实施的落脚点。在具体的实践工作中，班组长最了解工作面地质构造及相关防治措施，能够在顶板发生异常时准确判断顶板的危害程度，并及时采取合理有效的措施对顶板进行支护，避免顶板事故的发生。

结语

综上所述，综采工作面矿压监测工作的开展过程是一个复杂、具有高难度和高要求的过程，需要确保所收集的矿压监测数据的精准度和实时性，这需要监测人员具有高度的专业技术水平，施工部门具备先进的自动化信息化矿压监测设备和系统。只有在专业的设备和技术人员操作下，矿压监测工作才能做好工作面地质监测工作，及时掌握工作面矿压规律变化，使矿压监测工作及时准确，以确保采矿工作的安全稳定。

参考文献

[1]郭强.综采工作面矿压监测技术的研究[J].河内蒙古石油化,2020(11):103-104.

[2]刘家根.综采工作面矿压显现规律实测研究[J].中国资源综合利用,2012,30(10):61-62.