李延偉

（冀中能源邯鄲礦業(yè)集團有限公司，河北邯鄲 056000）

1.造成巷道地應力較高的因素

（1）巷道與井下四鄰及地表的關系：巷道地表地形主要為黃土山坡，大部分被第四系黃土覆蓋，植被較少，地面標高為+1112～+1227m。巷道東部為8106工作面回風順槽，北部為8號煤層三條上山，西部、南部均為未采動地區(qū)，工作面的底板標高為+841m～+860m，工作面距地表的垂深約255m～337m。工作面距上部5號煤層約50m～60m，且巷道布置在5號煤層相鄰兩個工作面采空區(qū)的煤柱下方，5號煤層地應力向下方傳遞，造成巷道掘進期間地應力較高。

（2）井田總體為一軸向呈北北東向的寬緩對稱的向斜構造，隨著回采工作面自上而下依次布置，8106運輸順槽靠近礦井向斜構造軸部，受向斜地質構造的影響致使巷道地應力較大。

（3）8號煤層成煤于石炭系上統(tǒng)太原組，含1～2層夾矸。煤層平均厚度6m。該煤層為黑色，條痕為黑褐色，玻璃光澤，均一狀—條帶狀結構，塊狀—層狀構造，硬度中等，貝殼狀斷口，宏觀煤巖類型為光亮型—半亮型煤。8106運輸順槽掘進過程中，8號煤層夾矸較厚約1.5m，將煤層上下隔離，夾矸易風化膨脹、破碎、不易支護，造成巷道局部圍巖壓力較大。

（4）8號煤層與井田內5號煤層相比煤質較為酥軟，煤層節(jié)理較為發(fā)育，容易發(fā)生片幫掉渣情況，造成巷道成型不好，影響支護效果。

（5）邀請?zhí)斓乜萍脊煞萦邢薰緦Φ貞M行測試。采用水壓致裂法進行地應力測量，采用鉆孔觸探法進行頂板以上10m范圍內和對應的煤幫10m范圍內的煤巖體強度測試，采用孔壁觀察法進行頂板巖層分布情況和結構觀測。在已掘巷道中有選擇性的布置三組測點，每個測點布置兩個測孔，鉆孔直徑均為58mm。頂孔深度20m左右，鉛垂布置；煤幫孔深度10m左右，要求與水平方向有3°～5°仰角，使水能順利流出，避免水的潤濕作用影響煤體強度的測試結果，頂板鉆孔施工完畢，用水把孔壁沖洗干凈，避免殘留巖屑對測試段選取的影響。

通過對井下地質力學原位測試，并對測試數(shù)據(jù)進行整理、綜合和分析，得出如下結論：

1）地應力測試結果表明：測試區(qū)域8106運輸順槽中三組測點的最大水平主應力平均值為17.36MPa，最小水平主應力平均值為8.27MPa，垂直主應力平均值為7.25MPa。地應力場在量值上屬于低等應力值區(qū)域，井下地應力場類型為δH＞δh＞δv型應力場。相關研究表明，最大水平主應力對巷道的頂?shù)装逵绊懽饔么笥趯ο锏纼蓭偷挠绊?；垂直應力主要影響巷道兩幫的受力和變形，構造應力為最大主應力?號煤層最大水平主應力最大值為14.48MPa，地應力場最大水平主應力優(yōu)勢方向為NWW方向。

鑒于8106運巷實際掘進方向，可確定巷道軸向與最佳軸向相差角度較大，可初步確定巷道掘進方向右側頂板易產生應力集中。巷道主應力差值較大，會導致圍巖中出現(xiàn)拉應力區(qū)和較大的剪切應力，產生拉破壞與剪切破壞。

2）三組測點所在巷道所處層位相同，均處于8號煤層中，根據(jù)測試結果可知三組測點頂孔 10m范圍內與錨桿支護直接相關的煤巖體巖性主要為8號煤、石灰?guī)r和泥巖。頂板巖層淺部存在多處裂隙，完整性相對較差，頂孔深部巖體完整性較好，巷幫煤體完整性較好。

3）三組測點圍巖強度測試結果表明，8號煤層強度主要集中在12MPa～18MPa，石灰?guī)r巖層強度均大于120MPa，泥巖強度主要集中45MPa～70MPa左右。

（6）巷道斷面及原有支護強度不夠。8106運輸順槽巷道采用矩形斷面，規(guī)格為寬×高=4.8m×3.1m，錨網(wǎng)索支護方式。頂錨桿采用左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，規(guī)格φ20×2200mm；鋼筋梁采用φ14mm的圓鋼焊接成，規(guī)格4600×80mm；錨索采用φ17.8×9000mm的鋼絞線，四趟均勻布置；兩幫錨桿采用圓鋼錨桿（頭部扁狀、左旋），規(guī)格φ16×1800mm；頂網(wǎng)、幫網(wǎng)均采用雙層網(wǎng)，即：里層為雙抗聚丙烯網(wǎng)，外層為10號鐵絲制做而成的金屬網(wǎng)，網(wǎng)格孔距為50×50mm。

巷寬跨度較大，且原有支護方式不能有效控制巷道頂板壓及兩幫壓力，需優(yōu)化巷道斷面及支護參數(shù)。

2.高地應力條件給生產帶來的影響

（1）受高地應力條件影響，巷道掘進過程中出現(xiàn)響炮聲。響炮聲不僅出現(xiàn)在巷道迎頭四周，而且還出現(xiàn)在巷道后路。并且隨著施工進度的加快，響炮聲愈加頻繁，響聲越大。響炮聲產生的震動使巷道局部頂幫煤巖松動，片幫掉渣，影響施工人員安全。

（2）高地應力造成巷道局部壓力大，圍巖變形嚴重，錨桿、錨索發(fā)生斷裂失效的情況。加之響炮聲產生的震動造成頂部及兩幫錨桿松動、失效、斷裂等，給安全帶來了極大的隱患。

（3）高地應力條件使得原有支護方式已不能對巷道進行有效支護，必須提高支護強度，這樣一來對施工進度影響較大。

（4）高地應力造成的響炮聲、錨桿錨索斷裂、片幫掉渣、巷道變形等情況，嚴重影響職工的工作情緒。造成職工情緒緊張、出勤率底，嚴重影響正常施工組織。

3.采取的措施

高地應力條件下施工應解決的問題：優(yōu)化支護斷面、提高支護強度、釋放地應力，消除響炮聲、縮小循環(huán)進尺、完善監(jiān)測監(jiān)控手段。具體措施如下：

（1）根據(jù)地應力測試結果優(yōu)化巷道斷面及支護參數(shù)。

8106運輸順槽巷道采用矩形斷面，規(guī)格為寬×高=4.6×3.1m，錨網(wǎng)索支護方式，加套工字鋼。

頂、幫錨桿均采用左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，規(guī)格φ20×2200mm；鋼筋梁采用φ14mm的圓鋼焊接成，規(guī)格4400×80mm；錨索采用φ21.6×9000mm的鋼絞線，三趟均勻布置，錨索下壓3.6m長的W鋼帶；巷道兩幫各安裝三排幫錨索，錨索采用φ21.6×5000mm的鋼絞線，幫錨索下壓3.6m長的W鋼帶；頂網(wǎng)、幫網(wǎng)均采用雙層網(wǎng)，即：里層為雙抗聚丙烯網(wǎng)，外層為10號鐵絲制做而成的金屬網(wǎng)，網(wǎng)格孔距為50×50mm。

工字鋼支架使用12號工字鋼加工而成，規(guī)格為中寬×高=4.0×3.1m。

（2）施工卸壓鉆孔釋放地應力，首先沿巷道掘進方向水平布置6個大直徑卸壓鉆孔，鉆孔直徑123mm，每個卸壓鉆孔長100m，每掘進80m施工一組卸壓鉆孔，保證超前距不小于20m。然后每隔5m在巷道上下兩幫各施工2個卸壓鉆孔，鉆孔沿煤層布置，長度各10m。

（3）在巷道迎頭施行松動爆破的形式釋放地應力。

施工時采用掏槽眼放震動炮的方式釋放地應力，每次爆破掏槽眼為7個，每個炮眼深2.3m，每個炮眼裝藥量為2卷。每次爆破后必須逐架施工，及時支護，掘進2.4m后再次爆破釋放地應力，循環(huán)施工。

（4）由于巷道受地應力影響，局部圍巖發(fā)生變形，且巷道壓力大。因此在8106運輸順槽安裝KJ533煤礦頂板動態(tài)監(jiān)測與分析系統(tǒng)，包括：頂板位移在線監(jiān)測和錨索壓力在線檢測。通過對數(shù)據(jù)的收集、分析和處理，判斷巷道圍巖變形和壓力情況，根據(jù)分析的結果及時對壓力顯現(xiàn)較大的地段加強支護，保證巷道后路安全。

4.結語

8106運輸順槽的高地應力條件給安全生產和礦井采掘銜接帶來了極大影響。通過采取改變巷道斷面、優(yōu)化支護強度、施工卸壓鉆孔、放松動炮、安裝礦壓在線監(jiān)測設備等一系列行之有效措施后，使得地應力得到釋放，響炮聲響聲減小、頻度遞減甚至消失，職工的工作緊張情緒得到緩解，保證了巷道的正常施工。不僅保證了職工的生命安全，還實現(xiàn)了巷道的正常施工，確保了礦井采掘正常銜接。