分析煤礦深井采礦壓顯現及其控制特點

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（山西離柳焦煤集團有限公司 山西 033400）

引言

因為我國國民經濟的飛速發展與進步，煤礦開采技術越來越先進化，但是，結合現階段煤礦深井開采特點能夠得知，在實際的開采過程當中，仍然存在可靠性較差的問題，影響煤礦整體生產能力，通過加強煤礦深井開采礦壓顯現規律分析力度，并制定出完善的控制措施，可以更好的滿足煤礦企業的可持續性發展需求。因此，本文重點探討煤礦深井采礦壓顯現及其控制措施，核心內容如下。

1.研究背景

若礦井進入到深部生產階段，因為受到外界各類因素的影響，該地區的地質條件會出現嚴重惡化現象，同時，在高地應力與高滲透壓力的影響之下，圍巖的穩定性與可靠性逐漸下降。在深部開采過程當中，因為地應力逐漸升高，使得深部巷道周圍圍巖的承壓能力不斷下降，而較淺部位的圍巖通常處于彈性狀態，一般不會出現大面積的變形與失穩現象[1]。一旦進入到深部開拓范圍，圍巖內部的地應力不斷升高，掩體自身的應力狀態由之前的三向變為兩向，由于巷道開發深度的不斷增加，二次應力場內部的應力會出現高度集中現象，從而引發失穩。

另外，由于礦山開采深度的不斷增加，地下水滲透壓力越來越大，在巷道開采過程當中，周圍圍巖內部的孔隙水壓力不斷的下降，使得巷道應力逐漸增加，圍巖自身的應力在短時間內能夠超出巖體承受的強度[2]。由于我國大部分地區含煤地層巖石表現為膠結狀態，一旦遇到水體的侵蝕之后，特別容易出現軟化與松散，嚴重影響煤礦開采效率。通過分析煤礦深井采礦壓顯現及其控制措施，可以顯著提升煤礦深井開采效率，確保煤礦資源得到良好的利用。

2.煤礦深井采礦壓顯現特點分析

伴隨煤礦深井地下開采深度的不斷增加，原巖自身的應力逐漸增大，原巖應力通常由巖層自重決定，而巷道原巖應力的增加主要和礦井開采深度存在密切聯系，隨著開采深度的逐漸增大，原巖應力不斷增加，深部巷道開采之后，不但要受到原巖應力影響，而且特別容易出現應力集中現象[3]。從宏觀角度來分析，煤礦深井采礦壓顯現特點如下：

第一，巷道圍巖應力一般超出巷道自身強度，特別是和煤層巷道相距較遠的圍巖，因此，無論是采準巷道亦或是大巷，煤礦深井采礦壓顯現均較為強烈。

第二，巷道在掘進與回采的過程之中，由于受到應力擾動影響，圍巖容易出現大面積變形，待應力重新分布趨近于穩定之后，仍然保持流變狀態。

第三，受到圍巖性質的影響，煤礦深井采礦壓顯現越來越明顯，再加上開采深度的不斷增加，煤礦深井采礦壓顯現逐漸增大[4]。

第四，煤礦深部巷道壓力較大，使得圍巖的變形量不斷增加，巷道周圍同時存在壓力，底板容易出現鼓起現象，由于開采深度的不斷加大，巷道底板出現鼓起現象的概率不斷增加。

3.控制措施

(1)煤礦深部開采圍巖的力學特征分析

較淺部分的巖體大部分處于彈性狀態，一旦進入到深部，在高地應力的條件下，較為堅硬的巖石容易發生變形現象，大部分深部巖體因為處于粘塑性狀態，故特別容易出現滑塌。深部下巷道如果被全部開挖，巖體既有的平衡應力狀態被完全打破，特別容易出現碎脹與變形現象，使得巷道周圍的破碎掩體數量逐漸增多，巷道支護難度越來越大，增加各類災害事故的發生概率。結合深部巷道圍巖特點能夠得知，為了減少支護困難現象的發生，有關人員需要明確煤礦深部開采圍巖力學特征，采取有效的控制措施，內容如下。

第一，通常來講，淺部巷道圍巖狀態主要分為三個區域，分別是塑性破壞區域、彈性區域、原巖力區域等，通過合理控制膨脹帶與壓縮帶，能夠減少劣化現象的發生，提升巷道的穩定性與可靠性[5]。

第二，加強圍巖變形控制力度。由于進入到深部開采狀態，巖體變形越來越復雜，通過合理控制圍巖變形，能夠顯著減少膨脹裂開現象的發生，確保深層煤炭開采效率得到明顯提升。

第三，加大巖體脆性破壞控制力度。根據大量的研究數據可以得知，在不同的圍巖條件下，巖體容易出現不同程度的脆性破壞，為了顯著減少此類現象的發生，要嚴格控制巖體變形量，并綜合考慮巖石脆性力學特點，煤礦開采深度，有針對性的進行控制[6]。

(2)明確圍巖穩定性影響因素

在煤礦深部開采條件之下，巷道開挖之后，圍巖特別容易出現變形現象，為了加強變相控制力度，有關人員需要進一步明確圍巖穩定性影響因素，例如，煤礦在進入深部開采之后，該地區的地質條件逐漸惡化，破碎巖體數量不斷增加，再加上周圍地應力增加，使得深部巷道周圍巖體的穩定性逐漸下降。為了減少此類現象的出現，有關人員可從以下幾方面著手：

第一，綜合考慮巷道圍巖自身的穩定性，包括該地區的地質條件，遵守完整性原則，確保圍巖結構面更加完整，不斷減小地下水與地應力對圍巖穩定性產生的影響。在進入到深部開采狀態以后，雖然圍巖自身的強度會提升，但是由于地質條件逐漸惡化，礦山壓力逐漸增加，會影響巷道自身的安全性與穩定性。故有關人員要全面考慮各項影響因素，加強支護力度，防止圍巖出現失穩現象。

第二，煤礦巷道在開挖的過程當中，會對原有的巖應力產生一定影響，巷道掘進斷面輪廓內部的巖層壓力會逐漸施加到圍巖上，使得巷道周圍的徑向應力不斷減小，圍巖容易出現應力集中現象。故相關人員需要適當提升圍巖的強度，加強支護，減小外界因素對圍巖應力狀態產生的不利影響[7]。

4.裝置的氣密性不好把控，可漏氣的地方很多，該裝置必須等紅磷熄滅且裝置冷卻后才可以打開彈簧夾，需要時間過長，一旦裝置氣密性略有不好，即會導致實驗失敗。

第三，減小煤礦深層開采帶來的擾動。在煤礦開采過程之中，容易出現采動動壓，使得礦體在一定的范圍之內應力逐漸增加，巷道應力維護難度增加，特別是進入到深部開采狀態之后，采礦所帶來的擾動更加明顯。因此，有關人員需要密切監測巷道圍巖的變形情況，準確計算巷道圍巖變形速率，并對圍巖的支護體強度進行全方位檢驗，防止深部圍巖出現失穩。

(3)控制方案主要內容

回采巷道圍巖出現變形現象，受開采深度影響較大，為了進一步滿足煤礦開采生產要求，提高煤礦開采的安全性與穩定性，相關人員要結合巷道圍巖的應力，科學選擇支護形式，在提升圍巖強度的同時，確保圍巖自身的受力條件得到更好改善，防止出現大面積變形與破壞現象。具體的控制方案如下：

第一，有效縮短巷道自身的開采時間，通過適當提升掘進速度，加強設備安裝質量檢查力度，確保各個工作面能夠同時掘進，可以提高支護結構的可靠性。

第二，采取超前支護模式。由于煤礦開采的深度逐漸增加，超前支護距離不斷增大，為了防止出現失穩現象，減少煤礦深井采礦壓顯現，有關人員需要采用科學的超前支護模式，進一步提升圍巖結構的穩定性。

第三，通過采用寬面掘卸壓與切槽卸壓等一系列方法，針對巷道圍巖進行卸載，能夠顯著減少集中荷載現象的出現，確保圍巖自身的穩定性得到明顯提升。

第四，采取鉆孔注漿方式，不斷提升圍巖的施工強度，同時，針對圍巖自身的受力條件進行優化，能夠顯著減少失穩現象的出現[8]。

第五，合理架設支架，針對圍巖施加一定的徑向力，不但對塌落的巖石起到一定支撐作用，而且可以顯著提升巷道圍壓，確保圍巖處于三向受力狀態，真正達到提升圍巖強度的目的。由于巷道處于不同時期，煤礦深井采礦壓顯現規律存在一定差異，故有關人員可以采取巷道內部加強支護與巷道周邊支護等模式。

(4)注意事項

第二，適當提升采高，一般來講，采高在2.9m到3.0m之間，通過不斷增加支架活柱的行程，可以起到良好的緩沖作用。

第三，若某個工作面出現頂板破碎現象，要合理設置前架，對頂板起到良好的支撐作用。

第四，做好支架檢修工作，在檢修工作過程中，要求有關人員定期檢查初始撐力，提高支架的穩定性[9]。

4.結語

綜上所述，通過對煤礦深井采礦壓顯現及其控制措施進行有效分析，例如有效縮短巷道自身的開采時間、采取超前支護模式、采用寬面掘卸壓與切槽卸壓等方法、采取鉆孔注漿方式、合理架設支架等等，可以確保煤礦深井采礦壓顯現得到更好控制，保證煤礦深井采礦工作能夠順利進行，顯著降低煤礦深層開采安全事故的發生率。