回采巷道围岩移动与变形分析

回采巷道围岩移动与变形分析

（江苏联合职业技术学院徐州机电工程分院，江苏 徐州 221011）

掌握回采巷道沿走向和倾向的矿压显现规律进而得出巷道变形破坏的基本规律，并利用这些规律进行矿压控制有着重要的意义。对回采巷道沿走向5个不同阶段和沿倾向3个阶段的矿压显现规律进行了必要的分析研究，提出回采巷道矿压控制的关键在于减轻采煤工作对巷道造成的不利影响的结论。

标签：回采巷道;移动与变形;规律

0 前言

回采巷道即区段巷道，有区段运输平巷、区段回风平巷、联络巷、开切眼等，两平巷为工作面的两安全出口，并且在通风，人员进出，运输物料及工作面搬家发挥着无可替代的作用。新掘巷道周围形成的破碎区、塑性变形区以及弹性变形区，随着时间的延长，破碎区逐渐扩大，一直到新的平衡为止。在这个过程中，除了受岩石强度条件的影响外，支架的支撑作用和已经破碎的岩块之间的摩擦力也可以产生一定的抵抗力量。

1 回采巷道在走向方向的围岩移动与变形

如果采用留护巷煤柱的区段平巷布置方式，从巷道开始掘进到废弃的整个过程中，巷道内矿压显现（表现为断面缩小及支架变形等）的剧烈程度有明显差别。根据回采期间巷道内不同地段上矿压显现的特点，矿压显现相应地分布形成5个不同的矿压显现带。

（1）第（I）矿压显现带为掘进影响带。主要受巷道施工影响，随着远离掘进工作面，围岩移动速度快速降低，常在掘进工作面后方60～80 m处移动趋于稳定。

（2）第（Ⅱ）矿压显现带出现在无采掘影响阶段。由于该带中巷道不受掘进和回采的影响，故围岩基本上外于稳定状态。顶底板移近速度一般小于0.5mm/d以下。

（3）第（III）矿压显现带为前方采动影响带。

（4）第（Ⅳ）矿压显现带为工作面后方采动影响稳定带，出现在采动影响稳定阶段。在许多情况下，该带内的巷道移近速度可稳定在0.5～1.0mm/d左右，因而该带内的巷道可在较长时期内保持稳定状态。

（5）第（V）矿压显现带出现在下区段开始回采阶段。即二次影响阶段。其中第（I）和第（Ⅱ）带内累积的顶底板移近量很小，区段平巷内顶底板移近

量主要是由其它三个带形成的。如果以开始受回采影响后各带累积的移近量作为总移近量，则不同矿压影响带内巷道顶底板移近量，在总移近量中所占比重也不同。

2 回采巷道沿倾斜方向的围岩移动与变形

巷道内沿倾斜方向从煤体边缘向煤体深部可分为3个不同矿压显现带：煤体边缘减压带（Ⅰ）、增压显现带（Ⅱ）和稳压带（III）。离开切眼距离最近的是煤体边缘减压带（Ⅰ），即卸压区。紧靠煤体边缘卸载带（Ⅰ）的是增压显现带（Ⅱ）。最外围的显现带是稳压带（III）。叠加支承压力作用在增压显现带下，可导致顶板预先下沉、煤壁破碎片帮、产生冲击地压、煤与瓦斯突出等现象。增压显现带（Ⅱ）内部又可细分为3个小带：压力上升带、压力高峰带、支承压力下降带。其中支承压力下降带分布范围较大，带内支承压力对巷道和支架的破坏程度较压力上升带较弱，且影响程度随深入煤体内部而逐渐减轻。

增压显现带（Ⅱ）内巷道维护费用往往会剧增但效果很差。当回采工作面推进较长距离后，区段煤柱内的支承压力，可随顶板垮落而逐渐消失。

3 沿倾斜方向围岩移动与变形分析

由于支承压力沿倾斜的显现特征随与工作面的距离而发生一定的变化。这个变化过程不是在采后很短时间内完成，而要经过较长的时间。随各矿具体条件不同，这个时间可能由2～3个月至1～2年。一般来说，采深和采厚越大，则开采以后岩层移动范围越大，达到稳定所需要的时间也越长。然而顶板岩石愈容易冒落，胶结和压实再生的能力愈强，达到稳定所需要的时间则愈短。

4 结论

通过以上分析研究可得出以下结论：

（1）控制围岩的重中之重为初次来压与周期来压期间在支承压力区的采动影响阶段（III）。该带处在回采影响最严重的地段，通常出现有顶底板移近速度的峰值区，常使顶板在短时间内产生大量下沉。整个采动影响带内的巷道顶底板移近量均占回采影响造成的顶底板总量的50%-60%，或者相当于煤层开采厚度的11%-15%，有时甚至更大。

（2）由于巷道顶底板不断移近，造成平巷最终移近量很大，其值主要与煤层开采厚度等因素有关。实测统计平巷顶底板总移近量，约占开采厚度的15%-20%，有些情况还要大得多。平巷顶底板总移近量u按下式估算：

u=u1+v2*t2+u3+v4*t4+u5

式中u1、u3、u5---对应影响带内顶底板移近量;

v2、v4---对应影响带内顶底板移近速度;

t2、t4---对应影响带内顶底板移近持续的时间。

根据上式求得的顶底板移近总量，可大致判断平巷支架所具有的可缩量在其整个服务期内是否够用。以便采取减少顶板移近量的措施，或选用可缩量较大的支架，保证回采巷道良好维护。实际生产中还必须降低支承压力的集中程度，可以选择采用充填法处理采空区，采空区不留煤柱，避免两个工作面相向回采防止支承压力重叠，缩小控顶距减小支承压力以及加快工作面推进速度，减少顶板悬露时间的改善工作环境措施。初次来压与周期来压期间工作面可采取增设排柱、木垛、斜撑、抬棚等沿放顶线加强支护及强制放落顶板等措施。为减轻采动影响阶段对回采巷道的影响除了加强支护、选择合理回采工艺和工艺参数外，还要在比较科学的基础上合理地布置回采巷道，采取能有效地减轻支承压力对巷道危害的技术措施。

作者简介：张继周（1973-），男，本科，采矿高级讲师，研究方向：采矿工程技术与安全。