解析煤礦回采巷道礦山壓力控制與支護

李志杰

（1.河南理工大學，河南 焦作 454000；2.中國平煤神馬集團，河南 平頂山 467000）

在煤礦回采巷道，所謂壓力控制，指的是巷道頂端山體或者地面對巷道頂壁的作用力。對礦山壓力的控制應該在充分考慮巖石運動的同時，還與回采巷道應力場應力強弱及其分布情況密切相關。

1 煤礦回采巷道礦山壓力的類型

在煤礦回采巷道進行開掘與維護作業中，根據巖層運動遭受礦山壓力來源、工作面相對推進的具體位置與時間，可將礦山壓力回采巷道劃分成以下模型。

（1）初始應力場中開掘與維護巷道。此種礦山壓力類型是處于采動支撐壓力作用范圍之外的開掘與維護巷道，當處于這種壓力來源時，按照初始應力場的特點可分成以下兩個方面：一方面，由上覆巖層重力引起的單一重力作用下初始應力場；另一方面，源自重力與其它涉及到的結構應力而綜合形成的初始應力場，其中包含有殘余結構應力參與的應力場。

（2）處于采動壓力支撐作用范圍內應力場的開掘與維護巷道。在此種煤礦回采巷道采動進程中，巖層運動及破壞受到的重力作用直接關系著巷道的應力強弱。當由采動引起的破壞覆層中巖層運動中止時，此種情況下回采巷道的巖層應力改變極小。

（3）處于采動支撐作用范圍內高應力場的開掘與維護巷道。這種回采巷道礦山壓力模型因推進而引發的支撐壓力將高度集中在開掘與維護巷道，應力來源就是采動作用范圍內巖層整體重力支撐。

2 煤礦回采巷道礦山壓力控制措施

2.1 科學地確定巷道開掘地點

在巖層運動已受到破壞的煤層開掘中，應該先要確定內應力場的影響范圍，最大程度地將巷道開掘的內應力場推置到內外應力場臨界點上，即內應力場的邊界位置。在不進行回收的前提下，對內應力場中巷道進行開掘的最好方法為增加留煤柱的寬度值，這種方法的優勢在于：可把護巷煤柱受到的壓力以及變形量削減至最低限，當限度減少時，對應的安全系數就會增加；如果線縮小內應力場內的巷道留煤柱寬度，就應該防止巷道漏風等不良狀況的出現，并且等到內應力場徹底穩定后方可開展巷道開掘作業。

2.2 合理設置巷道開掘時間

通過對煤礦回采巷道內應力場煤層帶的應力與變形量的分析，在充分認識對應位置所體現關系的基礎上，可以得出以下結論：這些作業的重要內容組成就是對巷道開掘時間加以嚴格確定。對巷道變形破壞進行控制的重點就是：在確保回采工作順利進行的前提下，當開掘至特定距離以及事先計算并設定的時間內，再開掘內應力場中的巷道。在開掘進程中，應嚴格關注滯后時間域距離，使其能夠達到回采巷道開掘與維護穩定、持續進行的目的。對巷道的開掘時間來講，應要進行精確計算與考核，保持其正確、合理，開掘時間與開掘位置一樣，是回采巷道開掘與維護的工作重點，在礦山壓力控制中不容忽視的。

3 做好相應的支護設計工作

3.1 認清發展過程

支護設計的影響因素有巷道開掘與維護時間、 內應力場受力變形過程等內容。根據影響因素，將支護設計過程分成內應力場形成前階段與形成階段。

（1）形成前階段的發展過程。其一是在工作面推進之前，在原有巷道壓力作用影響下的發展過程； 其二是工作面推進后，由采場推進作用而引起的回采空間增加，礦山壓力呈現遞增狀態，彈性壓縮與塑性破壞自煤壁邊沿起始，逐漸縱深擴張的過程；其三，當工作面推進到內應力場中完全處于塑性破壞狀態時，在采場推進與支撐壓力持續增加形勢下，承壓壓力快速遞減的發展過程。

（2）內應力場形成階段。即工作面長度決定進入裂斷破壞拱內所有上覆巖層裂斷運動和發展的全過程，通常是第一巖梁裂斷運動的發展過程、第二巖梁裂斷運動的發展過程、第三巖梁裂斷運動的發展過程。此階段中，在礦山壓力作用下，內應力場范圍煤層會出現壓縮變形現象，其顯著特點就是每次壓力和壓縮變形都具有較為明顯的增減過程。

3.2 開展支護設計

在充分認識內應力場各階段發展過程的基礎上，來選取針對性的支護設計方案。對煤礦回采巷道進行支護設計的關鍵通常是將采場結構力學模型的動態發展規律當成理論基礎，其優勢為能夠系統地對不同空間條件下的內應力場開掘與維護所出現的技術難點加以處理，并對支護進行定量設計與研究。

（1）分析范圍預測與發展規律。其工作內容就是處于采動支撐作用方位巖層運動及破壞形勢下，對影響內應力場范圍與巖層運動的礦山壓力規律進行分析。

（2）確定礦壓控制設計基礎。要綜合多種空間形勢，對煤礦回采巷道礦山壓力的來源、大小、裂斷巖梁運動情況等內容加以研究，并且應結合重要動態發展理論“采場結構力學”，全面而系統地進行分析研究。

（3）完善巷道科學的支護設立理論內容。在認清壓力大小、來源等信息的基礎上，并要判定巖層破壞帶給支護設計的影響，把原有的經驗總結時期轉換成當前科學化發展階段。

4 結語

基于以上分析論述，在分析與研究煤礦回采巷道礦山壓力與支護的基礎上，找到礦壓控制與設計的關鍵所在，為后續工作的開展提供強有力的理論支撐。在確定開掘位置、時間以及針對性的調查研究之后，就需要對內外應力場的分布規律繼續擰綜合而有效的預測，有利于采取合理對策對其進行控制，確?；夭上锏篱_掘與維護的穩定性。

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[2]李沖，徐金海.綜放工作面回采巷道錨桿支護解除機理與實踐[J].煤炭學報，2011（12）