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(guò)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(chǎng)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(chǎng)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(lái)，煤礦開采深度不斷加大，礦業(yè)作用也日益突出，對(duì)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(huì)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(guò)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(huì)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(huì)持續(xù)到應(yīng)力再次恢復(fù)平衡狀態(tài)為止。在這個(gè)過(guò)程中，礦山壓力（也即是作用力）勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生很多力學(xué)現(xiàn)象，比如，支架變形或者折斷、壓裂，會(huì)導(dǎo)致媒體出現(xiàn)壓松、片幫甚至?xí)蝗槐粧伋觯灿锌赡軙?huì)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(huì)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(chǎng)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(chǎng)和外應(yīng)力場(chǎng)臨界位置深入到巷道中，發(fā)掘直接內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)。假如無(wú)法兼顧回收，那么發(fā)掘內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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。回采階段是控制巷道變形的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，在回采的過(guò)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(chǎng)巷道。在發(fā)掘內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)巷道的過(guò)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(guò)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(guò)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(chǎng)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(chǎng)前階段、形成內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)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(chǎng)會(huì)使回采空間增加，這樣也會(huì)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(chǎng)推進(jìn)工作面完全處于塑性破壞的狀態(tài)，在采場(chǎng)推進(jìn)、支撐壓力的影響力，承壓壓力也會(huì)不斷減小。②形成內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)階段。在這個(gè)階段中，工作面的長(zhǎng)度會(huì)對(duì)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(guò)程中，由于礦山壓力作用，在內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)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(huì)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(guò)程中，應(yīng)將采場(chǎng)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(chǎng)的存在、維護(hù)產(chǎn)生的各種技術(shù)問(wèn)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(duì)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(chǎng)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(shì)，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(lái)源，準(zhǔn)確判別其對(duì)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(guò)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。