淺析煤礦回采巷道礦山壓力控制與支護(hù)

褚建偉（呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼倫貝爾021008）

淺析煤礦回采巷道礦山壓力控制與支護(hù)

褚建偉（呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼倫貝爾021008）

煤礦回采巷道礦山壓力控制在煤礦開采過程中扮演著極其重要的角色，該項(xiàng)工作和應(yīng)力分布條件、應(yīng)力場的應(yīng)力大小以及巖層運(yùn)動(dòng)等都有密切關(guān)系。其中，重力應(yīng)力場主要和巖層運(yùn)動(dòng)破壞以及頂板坍塌事故有著密切關(guān)聯(lián)，而巖層運(yùn)動(dòng)及破壞是實(shí)現(xiàn)應(yīng)力條件的結(jié)果。為了確保煤礦的安全生產(chǎn)以及人們的人身安全，提升煤礦開采的經(jīng)濟(jì)效益，有必要做好煤礦回采巷道礦山壓力控制措施，設(shè)計(jì)科學(xué)、合理的巷道支護(hù)策略。

煤礦回采巷道；礦山壓力；壓力控制措施；支護(hù)策略

煤礦回采巷道主要是為采煤工作面巷道直接服務(wù)，主要是開掘兩側(cè)工作面的區(qū)段回風(fēng)平巷以及區(qū)段運(yùn)輸平巷。在煤礦安全生產(chǎn)管理工作中，回采工作面頂板及礦壓管理工作發(fā)揮著極其重要的作用。近年來，煤礦開采深度不斷加大，礦業(yè)作用也日益突出，對于煤礦井下開采進(jìn)度具有顯著影響，如果回采工作面的礦壓顯現(xiàn)，極易導(dǎo)致工作面垮塌，不利于礦井的安全順利生產(chǎn)，這樣會大大增加煤礦頂板事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。為了確保煤礦的安全生產(chǎn)，煤礦企業(yè)技術(shù)人員以及安全生產(chǎn)管理人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握關(guān)于煤礦回采工作面礦壓的顯現(xiàn)規(guī)律，做好頂板管理工作，盡可能避免安全事故發(fā)生。

1.關(guān)于煤礦回采工作面礦壓變化規(guī)律

在前期進(jìn)行煤礦開采階段，由于巖體的自重作用，原巖應(yīng)該處于一種靜止?fàn)顟B(tài)，然而在開掘巷道或者回采的過程中，由于這種靜態(tài)平衡受到破壞，而重新分布應(yīng)力狀態(tài)，如果重新形成的應(yīng)力比煤層、巖體的極限強(qiáng)度大，這樣會在一定程度上破壞煤層以及巖體，這種破壞作用可能一直會持續(xù)到應(yīng)力再次恢復(fù)平衡狀態(tài)為止。在這個(gè)過程中，礦山壓力（也即是作用力）勢必會產(chǎn)生很多力學(xué)現(xiàn)象，比如，支架變形或者折斷、壓裂，會導(dǎo)致媒體出現(xiàn)壓松、片幫甚至?xí)蝗槐粧伋?，也有可能會使充填物沉縮，或者巖層、地表移動(dòng)、塌陷；圍巖變形或者擠入巷道中，會導(dǎo)致巖體冒落、離散或者移動(dòng)。這些現(xiàn)象都在一定程度上影響回采工作面，增加頂板管理以及支護(hù)設(shè)計(jì)難度，很難確保頂板支護(hù)的穩(wěn)定性及其強(qiáng)度，影響煤礦開采工作的安全、順利開展。

2.完善煤礦回采巷道礦山壓力控制的措施

2.1 選擇合理的巷道發(fā)掘區(qū)域

在確定內(nèi)應(yīng)力場區(qū)域，也即是指煤帶寬度已經(jīng)受到破壞的區(qū)域后，應(yīng)該盡量在內(nèi)應(yīng)力場和外應(yīng)力場臨界位置深入到巷道中，發(fā)掘直接內(nèi)應(yīng)力場。假如無法兼顧回收，那么發(fā)掘內(nèi)應(yīng)力場巷道的最佳手段是將留煤柱的寬度放大，這樣可以將護(hù)巷煤柱變形量及其承擔(dān)的壓力降低到最大限度，從而提高護(hù)巷煤柱的安全性。當(dāng)然，也可以將內(nèi)應(yīng)力場巷道留煤柱寬度縮小，這樣可有效避免出現(xiàn)漏風(fēng)等不良現(xiàn)象，而且可以確保在安全、可靠狀態(tài)下發(fā)掘內(nèi)應(yīng)力場巷道。

2.2 選擇合理的發(fā)掘巷道時(shí)間

在煤礦回采巷道礦山壓力控制工作中，確定正確的發(fā)掘巷道時(shí)間顯得尤為重要?；夭呻A段是控制巷道變形的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，在回采的過程中應(yīng)該提前計(jì)算好推進(jìn)的時(shí)間范圍以及推進(jìn)距離，然后發(fā)掘內(nèi)應(yīng)力場巷道。在發(fā)掘內(nèi)應(yīng)力場巷道的過程中，應(yīng)在內(nèi)應(yīng)力維護(hù)以及發(fā)掘需求范圍內(nèi)合理控制業(yè)已滯后的時(shí)間以及距離。為了確保發(fā)掘巷道時(shí)間的準(zhǔn)確性，應(yīng)該通過高精度的計(jì)算和考核獲得。選擇合理的發(fā)掘巷道時(shí)間和選擇合適的發(fā)掘巷道區(qū)域一樣重要，都需要高度重視。

3.做好煤礦回采巷道礦山壓力支護(hù)工作

3.1 全面掌握煤礦回采巷道礦山壓力發(fā)展過程

煤礦回采巷道礦山壓力支護(hù)設(shè)計(jì)中，最關(guān)鍵的影響因素主要包括巷道開掘時(shí)間、巷道維護(hù)、內(nèi)應(yīng)力場變形等，因此，關(guān)于支護(hù)設(shè)計(jì)可分為形成內(nèi)應(yīng)力場前階段、形成內(nèi)應(yīng)力場階段。①形成前階段。主要指在推進(jìn)工作面之前，處于固有的巷道壓力的約束、控制下。在推進(jìn)工作面后，由于不斷推進(jìn)采場會使回采空間增加，這樣也會不斷增加礦山壓力，剛開始在煤壁的邊緣產(chǎn)生彈性壓縮以及塑性破壞，然后再慢慢的向縱深方向擴(kuò)張、發(fā)展。如果內(nèi)應(yīng)力場推進(jìn)工作面完全處于塑性破壞的狀態(tài)，在采場推進(jìn)、支撐壓力的影響力，承壓壓力也會不斷減小。②形成內(nèi)應(yīng)力場階段。在這個(gè)階段中，工作面的長度會對到達(dá)斷裂破壞拱內(nèi)一切上覆巖層斷裂運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一定影響，可以根據(jù)不同的影響作用分為第一、第二、第三巖梁裂斷。在整個(gè)過程中，由于礦山壓力作用，在內(nèi)應(yīng)力場區(qū)域的煤層極易出現(xiàn)壓縮、變形的現(xiàn)象，但是每次壓縮、變形都會不斷減輕。

3.2 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)策略

在巷道支護(hù)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)將采場結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的動(dòng)態(tài)發(fā)展規(guī)律作為基礎(chǔ)理論，這樣的話可以將不同空間狀況下內(nèi)應(yīng)力場的存在、維護(hù)產(chǎn)生的各種技術(shù)問題進(jìn)行系統(tǒng)的處理，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)支護(hù)研究、設(shè)計(jì)的定量化。首先，應(yīng)探究、分析在采動(dòng)支撐對方位巖層運(yùn)動(dòng)以及巖層破壞產(chǎn)生影響的狀況下，內(nèi)應(yīng)力場的影響區(qū)域以及巖層運(yùn)動(dòng)的礦山壓力規(guī)律。同時(shí)，應(yīng)綜合分析各種空間形勢，合理確定礦壓控制設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。其次，在確定礦山壓力大小及其來源，準(zhǔn)確判別其對巖層破壞的影響，進(jìn)一步完善支護(hù)設(shè)計(jì)。

綜上所述，煤礦回采巷道礦山壓力控制是煤礦安全生產(chǎn)管理工作中的重要內(nèi)容，在回采巷道設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)選擇合適的斷面，確定最佳的發(fā)掘巷道區(qū)域以及時(shí)間，在不同的階段設(shè)計(jì)合理的支護(hù)方案，從而確保支護(hù)效果，實(shí)現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)。

［1］寧瓊，寧齊元，段瑜.煤礦回采工作面礦壓與頂板管理探討［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011（18）.

［2］張德良.淺析煤礦回采工作面礦壓與頂板管理［J］.科技信息，2012（12）.

褚建偉（1982-），男，黑龍江齊齊哈爾市人，內(nèi)蒙古呼倫貝爾學(xué)院，教師，碩士，研究方向：采礦工程礦山壓力。