摘要:
采用三维地震探测、围岩松动圈测试、钻孔窥视等，综合分析11518工作面岩层工程地质条件，主要包括巷道顶板、两帮、底板岩层岩性，岩层厚度及变化，岩层倾角及其变化情况；巷道周围断层、褶曲、陷落柱及破碎带等地质构造分布情况；围岩内节理、裂隙、层理分布情况等。
Abstract:
The engineering geological conditions of rock strata in 11518 working face were comprehensively analyzed by means of three-dimensional seismic detection, test of surrounding rock loose zone and borehole observation, etc., mainly including the rock lithology of roadway roof, two sides and floor, the thickness and change of rock strata, the dip angle of rock strata and their changes; the distribution of faults, folds, collapse columns and fracture zones around the roadway; distribution of joints, cracks and bedding in surrounding rock, etc.
1. 引言
目前，锚杆支护是国内煤矿煤层巷道的主要支护方式，锚杆支护巷道围岩破坏失稳一般没有明显的预兆，不易被人察觉，破坏具有突发性。因此，在锚杆支护设计前应进行现场调查与围岩地质构造分析，及时掌握巷道围岩稳定性，以及锚杆支护支护效果，保证巷道安全具有重要意义。国内外学者在围岩结构探测方面进行了大量实践与研究，陈庆发 [1] 针对传统巷道围岩松动圈声波测试方法在倾斜薄层状岩体中的局限性，提出改进意见。梁文学 [2] 应用非金属超声检测技术对孤岛工作面沿空开采巷道进行松动圈厚度测试，采集了详实的数据，总结出了松动圈厚度的变化规律，为优化支护参数提供了依据。侯多茂 [3] 介绍了围岩松动圈测试技术原理和测试仪器。列举在双柳煤矿回采巷道的应用情况，包括测点布置、测试结果分析等，最后给出双柳煤矿回采巷道围岩松动圈的范围，为巷道支护设计提供依据。沈杰 [4] 应用非金属超声检测技术对孤岛工作面沿空开采巷道，对前期开挖巷道进行了松动圈测试，采集到了详实的数据，并以此总结出了松动圈的变化规律。李玉文 [5] 阐述了巷道围岩类型是影响巷道支护参数选择的主要因素，松动圈测试是评价围岩类型的可靠依据，介绍了松动圈的测定和巷道支护参数的选择原则。石建军 [6] 基于显德汪矿跨上山开采项目，介绍了松动圈的测试原理、测试方法，测试过程等。得出了破碎巷道合理的松动圈范围，为确定合理锚杆支护参数提供了依据。吕兆海 [7] 在综合分析区域地质(震)特征、开采技术条件的基础上，进行了现场工程地质动力失稳调查，并利用松动圈测试技术进行了围岩损伤与变形的监测。何虎军 [8] 采用BA-II型松动圈测试仪对石圪节煤矿2123含断层孤岛煤柱工作面运输巷和回风巷煤体围岩进行了松动圈测试。杨艳国 [9] 依据围岩松动圈形成机理合理布置测试地点，采用单孔声波法对该矿围岩松动圈范围进行现场测试并进行锚杆支护参数设计。赵庆冲 [10] 采用地质雷达测试巷道围岩松动圈的厚度，以判断支护方案的可行性。
2. 工程地质条件
11518工作面开采8煤，煤层厚度1.2~5.5 m，平均3.0 m；煤层倾角11~17˚，平均14˚，煤层结构简单。工作面走向长1786~1802 m，倾斜长269.5 m。位于一水平东一采区，地面标高+18.7~+23.0 m，工作面底板标高−604~−672 m。煤尘爆炸性强，煤很易自燃，地温28.8℃~38.5℃。工作面老顶为3.3~9.8 m坚硬的石英砂岩，直接顶为0~1.6 m的泥岩，伪顶为0~1.3 m的泥岩和煤线，直接底为1.1~1.4m的泥岩，老底为1.2~3.5 m的粉砂岩。
根据三维地震勘探资料及11416、11316、21116、11418、13318工作面、11416顶抽巷等实见地质资料综合分析，11518工作面8煤层整体呈向南倾斜的单斜构造，地层产状180˚~200˚∠11˚~17˚。影响工作面采掘的断层为21条。工作面中部发育有1#异常区，异常区内断层密集发育，受断层影响，煤层存在拉伸、变薄、增厚等现象，顶底板起伏大，走向长221 m，倾向长整个工作面。无岩溶陷落柱发育、无岩浆岩侵入，如图1所示。
8煤局部发育不稳定，有增厚、变薄、分叉、合并等现象，运输顺槽实体段掘进过程中加强地质前探，坚持边探边掘，每轮前探孔超前工作面不小于10 m。回采前应采用无线电波坑透或其它物探方法，查明工作面内的构造发育及煤层赋存情况。
8煤层老顶为砂岩，局部含砂岩裂隙水，与其它含水层无直接水力联系，属静储量消耗型。上阶段的11418、13318工作面掘进期间局部均有不同程度的滴淋水现象，其中13318工作面在回采期间曾发生过老塘顶板砂岩裂隙出水现象，最大涌水量为21 m3/h。水源均为8煤层顶板砂岩裂隙水，运输顺槽掘进时局部有滴(淋)水现象。
Figure 1. 3D seismic survey of 11518 transportation along the channel
图1. 11518运输顺槽三维地震探测
3. 巷道围岩松动圈测试分析
采用LTD-2100型探地雷达，探测11518工作面顺槽围岩松动圈。探地雷达系统由便携式主机、收发天线、综合控制电缆、测距轮(可选）、内置12 V锂电池、数据采集和处理软件等组成，如图2所示。
(1) 11518轨道顺槽
11518轨道顺槽距离拨门210 m范围内进行地质雷达探测，松动圈范围底板为3.8~4.7 m，平均为4.2 m；低帮(实体煤侧)为4.8~5.6 m，平均为5.3 m；顶板为1.6~1.8 m，平均为1.7 m；高帮(沿空侧)为4.2~5.9 m，平均为5.0 m，如图3所示。
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Figure 2. Operation interface of detection radar
图2. 探测雷达操作界面
Figure 3. 210 m scan of 11518 track along the groove
图3. 11518轨道顺槽210 m扫描图
(2) 11518运输顺槽
11518运输顺槽10 m范围内进行地质雷达探测，松动圈范围底板为3.2~4.6 m，平均为3.8 m；低帮为3.0~3.6 m，平均为3.3 m；顶板为1.5~1.8 m，平均为1.6 m；高帮(回采侧)为3.3~5.9 m，平均为3.6 m，如图4所示。
Figure 4. 11518 transportation along the slot scan
图4. 11518运输顺槽扫描图
4. 巷道围岩钻孔窥视分析
在11518轨道顺槽664号钢带、运输顺槽96号钢带2处窥视了肩窝、顶板、帮部围岩离层情况
(1) 11518轨道顺槽664号钢带处
肩窝锚索眼窥视孔深为5.0 m，在距巷道2.24 m位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约36 mm。
顶板锚索眼窥视孔深为3.0 m，在距巷道1.38 m位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约15 mm。
低帮锚索眼窥视孔深为5.0 m，裂隙发育完全，孔壁破损严重，局部孔壁出现岩石的掉落，在距巷道4.28 m位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约40 mm，如图5所示。
(2) 11518运输顺槽96号钢带处
肩窝锚索眼窥视孔深为5.0 m，在距巷道2.25 m位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约25 mm。
顶板锚索眼窥视孔深为4.8 m，在距巷道3.80 m位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约20 mm。
高帮锚索眼窥视孔深为5.0 m，裂隙发育完全，孔壁破损严重，局部孔壁出现岩石的掉落，在距巷道3.85 m位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约30 mm，如图6所示。
5. 本章小节
(1) 11518轨道顺槽210 m范围内进行地质雷达探测，松动圈范围底板为3.8~4.7 m，平均为4.2 m；低帮(实体煤侧)为4.8~5.6 m，平均为5.3 m；顶板为1.6~1.8 m，平均为1.7 m；高帮(沿空侧)为4.2~5.9 m，平均为5.0 m。
(2) 11518运输顺槽10 m范围内进行地质雷达探测，松动圈范围底板为3.2~4.6 m，平均为3.8 m；低帮为3.0~3.6 m，平均为3.3 m；顶板为1.5~1.8 m，平均为1.6 m；高帮(回采侧)为3.3~5.9 m，平均为3.6 m。
(3) 11518轨道顺槽肩窝锚索眼窥视孔深为5.0 m，在距巷道2.24 m的位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约36 mm。顶板锚索眼窥视孔深为3.0 m，在距巷道1.38 m的位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约15 mm。低帮锚索眼窥视孔深为5.0 m，裂隙发育完全，孔壁破损严重，局部孔壁出现岩石的掉落，在距巷道4.28 m的位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约40 mm。
(4) 11518运输顺槽肩窝锚索眼窥视孔深为5.0 m，在距巷道2.25 m的位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约25 mm。顶板锚索眼窥视孔深为4.8 m，在距巷道3.80 m的位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约20 mm。高帮锚索眼窥视孔深为5.0 m，裂隙发育完全，孔壁破损严重，局部孔壁出现岩石的掉落，在距巷道3.85 m的位置首次出现明显的离层破碎带，延伸约30 mm。