回采巷道壓力控制及支護技術分析

李 佳

(山西煤炭運銷集團 保安煤業有限公司 ， 山西 陽泉 045000)

巷道開掘后巖體的原巖應力狀態被打破，受超前支承壓力的影響，部分巖體的承載能力下降，此時如果不對暴露巖體進行有效控制，巷道極易發生結構性破壞，最終導致冒頂等事故。因此在礦井生產過程中，應當對巷道及工作面礦壓分布規律進行深入研究，為優化巷道支護提供有力支承。此外，工作人員應當了解巷道變形規律，了解圍巖運動與破壞之間的關系，保證巷道在正常服務年限內的穩定。

1 礦山壓力形成機理及影響因素

1.1 礦壓形成機理

原巖應力場作為一種非穩定應力場，三個主應力的大小和方向隨著空間和時間的變化而變化，在巷道開挖前所受垂直應力基本等于上覆巖層的重量，但隨著開采深度的增加，平均水平應力與鉛直應力的比值不斷減小。深入研究采場周圍的原巖應力分布規律可以為合理選擇巷道位置、優化支護參數、防治沖擊地壓等提供重要的支撐。

在巷道開挖過程中，原巖應力遭到破壞，導致其上覆巖層壓力增大，而較大的壓力會導致圍巖的運動發生不同程度的變化。在礦井的開采過程中，應力會出現多次重新分布，頂板部分區域往往存在多個應力場相互疊加的情況，在生產過程中，若支護設計不科學，則會出現冒頂拱幫危險，采煤工作面前后方的支承壓力變化情況見圖1。

1.2 礦壓影響因素

礦山壓力的影響因素主要分為自然條件和開采條件兩大類。一般來說穩定堅固的頂板對其下沉量及支柱承受壓力造成的影響較小，破碎頂板的下沉量及其支柱承受壓力都比較大。同等條件下煤層愈薄，支承壓力峰值、集中系數愈大。

圖1 采煤工作面前后方支承壓力

目前，礦井機械化水平急速提升，而實際生產過程中經常會遇到不同類型的斷層及破碎帶，特殊地質構造的存在不僅會影響巷道周圍的應力分布狀態，而且還會對采掘作業的效率產生一定的影響。一般而言，工作面的推進速度越快，超前支承壓力峰值點越高，且峰值點的距離距煤壁越近，礦壓顯現就愈強烈。所以要將巷道的掘進速度控制在合理的范圍內，從而降低礦壓顯現的影響。

為有效控制巷道開挖后頂板的下沉，必須對開挖區域的頂幫進行及時、有效的支護，合理的支護結構能夠有效適應圍巖的初期變形，將整個巷道的變形量控制在合理的范圍內，從而充分調動頂板“大結構”單元的承載能力。

2 礦壓控制及支護策略

為進一步提高日常生產過程中支護結構的科學性、合理性，在巷道支護參數選擇的過程中需遵循如下基本流程：合理選擇巷道位置—分析預判待開掘區域礦壓分布特征—設計確定支護參數—合理安排施工時間。

2.1 合理選擇巷道位置

部署巷道時要盡量避開斷層、陷落柱等大的地質構造帶，相鄰工作面巷道在掘進的過程中，要合理選擇煤柱寬度，將待開掘巷道布置在應力降低區內。同時要積極推廣使用沿空掘巷、沿空留巷等新型工藝，以保證工作面在提高區段煤柱回收效率的同時最大限度地降低巷道維護成本。除此之外，沿空留巷等工藝還可有效改善工作面的通風條件，從根本上解決上隅角瓦斯積聚的技術難題。

2.2 分析預判待開掘區域的礦壓分布特征

在進行礦井巷道的支護工作時，應當明確巷道周圍壓力的傳遞過程。隨著采掘工作的不斷推進，鄰近巖層的原巖應力被破壞，周圍巖體的承載能力也不斷降低，此時周圍巖體的壓力便會向深部轉移，在掘進巷道前方依次會出現應力降低區、應力增高區、原巖應力區三個區域，側向支承壓力的分區也與此類似，從巖石的破壞形態劃分，應力降低區的巖石多為塑性破壞、應力增高區的巖體則以彈性變形為主。

在應力場的形成過程中，由于礦壓的存在會導致煤層出現不同程度的變形，而每次的變形都會導致圍巖應力場的重新分布，所以在巷道開掘前應采用公式計算、數值模擬、經驗類比等多種手段精準地估測超前支承壓力的峰值強度、影響范圍。

2.3 設計確定支護參數

結合礦井實際生產過程中的不同力學結構模型及其變化情況可以有效解決不同應力環境下的巷道支護及維護問題，所以在進行巷道支護時應當充分了解巷道的地質結構及應力分布規律，嚴格依照相應的力學結構模型進行巷道支護方案的設計，并在實際運用的過程中對相關理論進行不斷完善，從而有效推進后續工作的開展。

2.4 合理安排施工時間

合理設置巷道的開挖時間將直接影響礦山壓力的控制效果。巷道掘進過程中應保證具有足夠的安全距離進行巷道的維護，同時，精準計算生產所需的時間，以保證后續相關巷道掘進工作的安全性。

3 結 語

礦山壓力的控制及支護，特別是在回采巷道中的應用對于整個礦井生產效率的提升具有極其重要的意義。而礦井實際生產環境較為復雜，應當在支護過程中充分考慮礦井實際情況，結合圍巖破壞規律提出對應的支護方案，實現整個礦井的安全支護及生產。同時，相關工作人員也應當提升個人安全意識，不斷改進支護方案，最終推動整個礦井支護作業發展。