簡析煤礦回采巷道礦山壓力控制與支護(hù)

邢同昊

[摘 要]在煤礦生產(chǎn)過程中，煤礦回采巷道礦山壓力控制是其中的一個重要環(huán)節(jié)，采礦人員的安全有著直接的影響。因此，研究煤礦回采巷道礦山壓力控制以及支護(hù)手段，可以有效保證礦山開采工作人員的生命安全。因此，本文首先分析了煤礦回采巷道的礦山壓力，其后提出了礦山回采巷道壓力控制以及支護(hù)措施，僅供參考。

[關(guān)鍵詞]煤礦回采巷道；礦山壓力；壓力控制；支護(hù)措施

中圖分類號：T954 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）28-0274-01

引言

煤礦開采根據(jù)煤層與地表相距的遠(yuǎn)近，分為露天煤礦與井工煤礦兩種。若是煤層與地表的距離較近，其開除可以選擇露天煤礦開采，即直接剝離地表層進(jìn)行開采；但是，距離地表較遠(yuǎn)的煤層，則需要挖掘地下巷道，這種開采煤礦就屬于井工煤礦。井工煤礦需要進(jìn)行巷道的挖掘，這就會受到礦山壓力的影響，對于煤礦開采工人而言，其危險性更大。

1 煤礦回采巷道的礦山壓力分析

1.1 礦山壓力

礦山壓力又可以稱之為地壓、礦壓或者巖壓等，其指的是開展地下挖掘活動的過程中，在硐室、井巷、回采工作面周圍煤以及支護(hù)物與巖體中引起的力。由于地下巖體在開動前是靜止的，原巖體是處于應(yīng)力平衡的狀態(tài)，在開采過程中，這種應(yīng)力平衡的狀態(tài)會被破壞，引起巖體內(nèi)部應(yīng)力的重新排布，當(dāng)重新分布的應(yīng)力超過了周圍煤巖的強度極限的時候，巷道和回采工作面周圍的煤巖就發(fā)生了破壞，而這種破壞是會持續(xù)的，直到新的應(yīng)力平衡出現(xiàn)。

在進(jìn)行回采巷道的礦壓控制時，需要全面考慮礦山巖層的運動趨勢、運動狀態(tài)、分布狀態(tài)以及作用力大小等眾多因素，并且這些因素也是具有決定性作用的因素。一般而言，頂板上層巖層運動的破壞會直接導(dǎo)致頂板坍塌事故發(fā)生。因此，在巖層運動遭到破壞后，應(yīng)需要對巖層被破壞的范圍進(jìn)行確定，并判斷其師傅存在內(nèi)應(yīng)力場。之后，就需要在不低于破壞范圍的區(qū)域內(nèi)，對其外力進(jìn)行控制約束，即需要對其進(jìn)行支護(hù)。另外，在巖層遭到破壞之后，巖層的重力和應(yīng)力場通常也會同時發(fā)生變化，從而形成一個全新的礦壓狀態(tài)。

1.2 煤礦回采巷道礦山壓力的分類

1.2.1 原始應(yīng)力場中掘進(jìn)和維護(hù)巷道所承受的壓力

在原始應(yīng)力中掘進(jìn)和維護(hù)的巷道中，主要可按照原始應(yīng)力場的特點將其分為兩種情況：第一，唯一重力作用下的原始重力場。這種應(yīng)力場的重力來自于巷道覆巖層的重力；第二，壓力是不僅僅來自于重力，還來自于其他參與的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用力，此時形成的應(yīng)力場存在著殘余結(jié)構(gòu)應(yīng)力，是一種綜合的原始應(yīng)力場。

1.2.2 內(nèi)應(yīng)力場中挖掘和維護(hù)巷道的壓力

在進(jìn)行煤礦回采巷道礦山壓力的掘進(jìn)以及維護(hù)工作時，其壓力的大小受到巷道巖層重力的影響，若是在停止停止采動波及的破壞巖層運動，則能夠有效降低在挖掘以及維護(hù)巷道的過程中產(chǎn)生的壓力。

1.2.3 外應(yīng)力場中挖掘和維護(hù)巷道的壓力

這種情況往往被稱為高應(yīng)力區(qū)。在這種情況下挖掘和維護(hù)巷道所承受的壓力來源于采動影響到的整個圍巖層的重力。

2 回采巷道礦壓控制措施

2.1 合理選擇巷道發(fā)掘位置

在煤礦安全管理工作中，合理選擇巷道發(fā)掘位置是至關(guān)重要的一項工作，直接關(guān)系到煤礦企業(yè)的安全穩(wěn)定開采。通常情況下，工作人員要想明確巷道的發(fā)掘位置，就必須充分掌握了解煤帶實際寬度。同時，煤帶寬度范圍盡可能在內(nèi)外應(yīng)力場邊緣上。相關(guān)技術(shù)工作人員在選擇合適的巷道挖掘位置時，必須要選擇有效手段，增大留煤柱的寬度，如此一來便能有效降低巷煤柱的承受壓力，提高巷道安全系數(shù)，為煤礦的安全持續(xù)開采提供保障。

2.2 選擇合理的挖掘時間

在進(jìn)行挖掘施工前要保證回采工作已經(jīng)推進(jìn)到了一定的距離，并且想個了一段合理的時間，并且這段距離和時間是可以完成挖掘和巷道維護(hù)的相關(guān)目的的。這就需要對這段時間與距離進(jìn)行周密的計算以及嚴(yán)格的控制，在進(jìn)行這項工作時，需要保持高度警惕。

3 支護(hù)手段的改進(jìn)措施

3.1 充分掌握了解回采巷道礦山壓力發(fā)展過程

巷道支護(hù)設(shè)計人員必須充分了解掌握回采巷道礦山壓力的發(fā)展整個過程，在煤礦回采巷道礦山壓力支護(hù)設(shè)計中，影響其工作質(zhì)量的主要因素包括巷道維護(hù)、巷道開掘時間及內(nèi)應(yīng)力場變形等。所以，工作人員應(yīng)合理將回采巷道支護(hù)設(shè)計分為兩個階段，即內(nèi)應(yīng)力場前階段和形成內(nèi)應(yīng)力場階段。

3.1.1 內(nèi)應(yīng)力場形成階段前

內(nèi)應(yīng)力場形成前階段指的是在進(jìn)行巷道掘進(jìn)工作之前，其處于固有巷道的壓力控制以及約束之下。在進(jìn)行工作面的掘進(jìn)過程中，會導(dǎo)致煤礦開采巷道空間的增大，進(jìn)而使礦山承受的壓力增大。在最開始階段巷道煤壁邊緣會形成彈性壓縮和塑性破壞，隨著時間推移，會逐漸向縱深方向擴散發(fā)展，一旦整個回采巷道的內(nèi)應(yīng)力場掘進(jìn)工作面都處于塑性破壞的狀態(tài)，在采場掘進(jìn)、支撐壓力影響下，礦山壓力會隨之降低。

3.1.2 內(nèi)應(yīng)力場的形成和發(fā)展階段

內(nèi)應(yīng)力場的形成與發(fā)展階段主要包括由工作面長度決定進(jìn)入裂斷破壞拱內(nèi)所有上覆巖層裂斷運動和發(fā)展的全過程。在這一發(fā)展階段中，內(nèi)應(yīng)力范圍內(nèi)的煤層會壓縮變形，其重要的特征就是在每次壓縮變形以及壓力明顯增減過程中，都會對應(yīng)老頂相應(yīng)巖梁從裂斷下沉，接觸矸、壓縮老塘矸石后，進(jìn)入相對穩(wěn)定過程。在內(nèi)應(yīng)力場開掘和維護(hù)巷道控制礦壓和頂板控制設(shè)計，應(yīng)針對不同的開掘和維護(hù)時間方案進(jìn)行。

3.2 巷道支護(hù)的設(shè)計優(yōu)化策略

回采巷道支護(hù)設(shè)計人員要不斷提高自身專業(yè)技術(shù)和綜合素質(zhì)，在設(shè)計過程中，要合理運用先進(jìn)的支護(hù)設(shè)計理論，以采用結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的動態(tài)發(fā)展規(guī)律作為重要基礎(chǔ)，從而有效解決各種巷道支護(hù)設(shè)計問題，面對各種因素產(chǎn)生的問題，都能采取針對性措施去解決。在實際工作中，要先研討分析采動支撐對方位巖層運動及巖層破壞發(fā)生影響狀況下，內(nèi)應(yīng)力場的影響區(qū)域和巷道巖層運動的礦山壓力規(guī)律，然后，設(shè)計人員還要探討巷道的各種空間分布狀況，明確礦壓控制設(shè)計基礎(chǔ)，在有效計算出礦山所承受壓力數(shù)值后，進(jìn)行巷道的支護(hù)設(shè)計。

結(jié)束語

綜上所述，加強煤礦回采巷道礦山壓力控制以及支護(hù)的研究，需要做到與時俱進(jìn)，因地制宜，根據(jù)煤礦開采方式的不同選擇不同的方案，并具體問題具體分析，保證煤礦開采的順利完成。

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