煤礦回采巷道礦山壓力控制與支護探析

胡召勇

貴州興源煤礦科技有限責任公司 貴州省 550081

摘要：本文介紹了回采巷道礦山壓力的分類，并論述了煤礦回采巷道礦山的壓力控制策略，主要是科學地發(fā)掘巷道的區(qū)域和時間，同時做好相應(yīng)的支護措施，主要是明確煤礦回采巷道礦山壓力發(fā)展的整個過程以及實施支護設(shè)計。

關(guān)鍵詞：煤礦；回采巷道；礦山；支護

0引言

回采巷道是指直接服務(wù)于采煤工作面的巷道，主要是開掘在工作面兩側(cè)的區(qū)段運輸平巷和區(qū)段同風平巷。回采工作面的礦壓和頂板的管理工作在煤礦安全生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要作用。隨著煤礦開采深度的增加，礦業(yè)作用越來越明顯，這就影響了煤礦井下的開采進度，而且礦壓顯現(xiàn)時還容易造成工作面的垮塌，給礦井安全生產(chǎn)帶來不利的影響，還可能引發(fā)煤礦頂板事故。因此作為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)管理和技術(shù)人員要掌握回采工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，加強頂板的管理工作，降低事故發(fā)生的幾率，促進煤礦的安全生產(chǎn)，和諧發(fā)展。

1.回采巷道礦山壓力的分類

1.1原始應(yīng)力場中發(fā)掘和維護的巷道

在對原始應(yīng)力場的巷道發(fā)掘和維護的過程中，應(yīng)當在采動支撐壓力影響范圍外的條件下進行。在這種應(yīng)力來源下，以原始應(yīng)力場的特點為基礎(chǔ)分為兩種情況：第一，來源于上覆巖層的重力，這種是單一重力作用下的原始應(yīng)力場；第二種是來源于重力和其他參與結(jié)構(gòu)應(yīng)力綜合作用，這種原始應(yīng)力場是存在殘余結(jié)構(gòu)應(yīng)力的。

1.2在采動支撐壓力分布范圍的內(nèi)應(yīng)力場中發(fā)掘和維護巷道

通常在這種情況下，決定此范圍的發(fā)掘和維護巷道應(yīng)力大小的主要因素指的是采動能夠觸及的巖層破壞范圍內(nèi)運動者的巖層重力。如果該應(yīng)力場范圍內(nèi)發(fā)掘和維護的巷道巖層應(yīng)力變得很小，那么說明采動波及的破壞巖層運動已經(jīng)停止。

1.3在采動支撐壓力分布范圍中外應(yīng)力場中發(fā)掘和維護巷道

此類型的外應(yīng)力場亦稱之為高應(yīng)力區(qū)。在這種情況下，采動所形成的支撐壓力主要集中在發(fā)掘和維護的巷道中，而采動影響范圍巖層整體的重力支撐是圍巖應(yīng)力的唯一來源。

3.煤礦回采工作面礦壓影響分析

在煤礦開采前期，巖體因自重作用原巖應(yīng)力處于靜止狀態(tài)，但當開掘巷道或進行同采時，應(yīng)力狀態(tài)因失衡而重新分布，若重新形成的應(yīng)力超過巖體、煤層的強度極限，會對其產(chǎn)生破壞作用，直至應(yīng)力再次恢復(fù)平衡，該過程中的作用力，即礦山壓力不可避免的會產(chǎn)生諸多力學現(xiàn)象，如圍巖發(fā)生變形或擠入巷道而造成巖體移動、離散或冒落，支架出現(xiàn)變形或被壓裂甚至折斷，煤體出現(xiàn)片幫、壓松或被突然拋出，地表和巖層出現(xiàn)移動甚至塌陷，充填物沉縮等這些都會對同采工作面帶來不同程度的影響，造成頂板難以支護和管理，進而影響支護結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性，制約開采工作順利、安全進行。

3煤礦回采巷道礦山的壓力控制策略

煤礦回采巷道礦山壓力指的就是回采巷道上方山體或者地面對煤礦回采巷道頂壁的作用力。煤礦回采巷道礦山壓力控制除了與巖層的運動有密切的關(guān)系，還與應(yīng)力場應(yīng)力的大小和分布位置相關(guān)，這些因素都與回采巷道礦山壓力控制有著直接的聯(lián)系。頂板遭到破壞會引發(fā)某些頂板坍塌事故，其主要的原因與采動后重新分布的重力應(yīng)力場以及巖層運動被破壞后有無內(nèi)應(yīng)力場支撐等條件相關(guān)，這兩個因素就是懸露巖層的重力和煤層上的支撐壓力。因此想要保持煤礦回采巷道礦山的壓力的平衡應(yīng)當從以下幾方面入手：

3.1科學地選用發(fā)掘巷道的區(qū)域

在己經(jīng)遭受破壞的煤帶寬度區(qū)域之內(nèi)，也就是在將內(nèi)應(yīng)力場區(qū)域確定的前提下，盡可能地確保在內(nèi)外應(yīng)力場的臨界位置深入巷道發(fā)掘直接的內(nèi)應(yīng)力場。如果不兼顧回收，那么放大留煤柱的寬度是發(fā)掘內(nèi)應(yīng)力場巷道的最好手段，如此能夠最大程度地降低護巷煤柱的變形量與承受的壓力，從而提升安全系數(shù)。倘若要縮小內(nèi)應(yīng)力場巷道留煤柱寬度也可以，那么就應(yīng)當確保不會發(fā)生漏風等不良的現(xiàn)象，并且在充分地進入可靠狀態(tài)的情況下才能夠發(fā)掘內(nèi)應(yīng)力場的巷道。

3.2合理地選擇發(fā)掘巷道的時間

正確地確定發(fā)掘巷道的時間是煤礦回采巷道礦山壓力控制的關(guān)鍵。而對巷道變形進行控制的重點是確保在回采的時候，推進至計算好的時間范圍與一些既定的距離，然后再發(fā)掘內(nèi)應(yīng)力場的巷道在整個的過程當中，我們應(yīng)當一直重視滯后的距離與時間都穩(wěn)定在可以滿足內(nèi)應(yīng)力的維護與發(fā)掘，這是一個重要目的。根據(jù)發(fā)掘巷道的時間，應(yīng)當借助精確的考核與計算獲得，確保時間的正確性，這跟上述科學地選用發(fā)掘巷道的區(qū)域同等重要，也是需要引起足夠重視的。

4搞好煤礦回采巷道礦山壓力的支護工作

回采巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與礦山基本巷道不同，要受采煤工作面采動影響，變形量大。它開掘在煤層中，比開掘在穩(wěn)定巖石中巷道更難維護，更容易發(fā)生片幫和底鼓。但是，回采巷道絕大多數(shù)只為開采一到兩個采煤工作面服務(wù)，服務(wù)年限較短，只要在這一較短的時間內(nèi)，能保證它的正常使用，允許它有比基本巷道大的變形量。因此，它的支護一般有兩種基本類型：一是基本支護，即巷道開掘后，對巷道實施的支護，直至巷道廢棄；二是加強支護，即巷道進入采動影響階段，基本支護不足以承受采動壓力影響時，進行的臨時加強支護，采動影響消除后即可撤除

4.1明確煤礦回采巷道礦山壓力發(fā)展的整個過程

內(nèi)應(yīng)力場變形、維護和開掘巷道的時間等因素是影響支護設(shè)計的關(guān)鍵，鑒于此，劃分支護設(shè)計為內(nèi)應(yīng)力場形成前階段以及形成階段這兩個過程。第一，形成前階段的整個過程。一是在推進工作面前，在固有巷道壓力制約下的過程：二是在推進工作面之后，因為采場推進影響而導(dǎo)致增加回采空間，礦山壓力的狀態(tài)是遞增的，塑性破壞和彈性壓縮始于煤壁邊緣，逐步地擴張到縱深的發(fā)展過程：三是在內(nèi)應(yīng)力場推進工作面全部處在塑性破壞情形的時候，在不斷增加的支撐壓力和采場推進的影響下，承壓壓力呈現(xiàn)遞減的過程。第二，內(nèi)應(yīng)力場形成階段的整個過程。這個過程是由工作面的長度影響到達裂斷破壞拱內(nèi)一切上覆巖層裂斷運動的發(fā)展過程，一般來講，劃分為第一巖梁裂斷、第二巖梁裂斷，以及第三巖梁裂斷的發(fā)展過程。在這個階段的整個過程中，基于礦山壓力的影響，內(nèi)應(yīng)力場區(qū)域煤層可能發(fā)生變形壓縮的情況，每一次的壓縮與壓力變形都有著顯著的增減過程是它的明顯特性。

4.2實施支護設(shè)計

在對內(nèi)應(yīng)力場各個階段發(fā)展過程進行深入了解的前提下，實施有目的性的支護設(shè)計。把采場結(jié)構(gòu)力學模型的動態(tài)發(fā)展規(guī)律當作理論基礎(chǔ)是煤礦回采巷道支護設(shè)計的重點，它的優(yōu)點是可以系統(tǒng)地處理不同空間狀況下內(nèi)應(yīng)力場的維護和存在的一系列技術(shù)問題，且能夠定量地研究和設(shè)計支護。第一，對發(fā)展規(guī)律和區(qū)域預(yù)測進行探究，它的工作事項是在采動支撐影響方位巖層破壞和運動的情況下，分析巖層運動的礦山壓力規(guī)律和對影響內(nèi)應(yīng)力場的區(qū)域。第二，對礦壓控制設(shè)計的基礎(chǔ)進行確定，應(yīng)當將一系列的空間形勢加以綜合，不斷地探究煤礦回采巷道裂斷巖梁的發(fā)展趨勢、礦山壓力的大小、來源等問題，并根據(jù)“采場結(jié)構(gòu)力學”這個重要的動態(tài)發(fā)展理淪，實施系統(tǒng)、全面、綜合性地探究第三，對巷道合理的支護設(shè)立理論進行完善，在對壓力的來源和大小進行明確的前提下，且對巖層破壞對支護設(shè)計造成的影響進行判別，將固有的經(jīng)驗總結(jié)階段往科學化發(fā)展時期轉(zhuǎn)化。

5.結(jié)論

總之，設(shè)計回采巷道需要選用合適的斷面，將最理想的掘進區(qū)域與掘進時間確定好，以及在最理想的時機進行適當?shù)闹ёo設(shè)計，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)理想的支護效果，并且也能夠使得維護的成本減少。

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