淺析大壓力條件下巷道壓力控制的研究

摘 要：自六十年代末期到目前，我國礦壓與巖層控制研究有著日新月異的變化和進展，伴隨開采深度的加大導致巷道支護資金的增多和維護條件的惡化。而要想實現煤炭高產高效的關鍵在于巷道礦壓的控制技術。本文淺析了大壓力條件下巷道壓力控制的研究。

關鍵詞：礦壓控制；巷道壓力；支護；壓力控制

引言

在具體的工程實踐中，采掘四周巖體內及作用在支護物體上的力被稱為礦山壓力，簡稱礦壓。采掘工程引發了礦壓，沒有開掘采煤的活動，就不會產生礦壓。抵抗礦壓一般通過提升支架的支撐力或者支護密度的方法來制止圍巖的移動，提高巷道抗變形能力。

1 巷道礦壓控制的常見方法

巷道的礦壓控制主要包括巷道保護、巷道支護和巷道維護三類方法，總結目前使用的各種礦壓控制措施，按其對礦壓的原理分類，主要有以下幾種：

1.1 抵抗礦山壓力

巷道礦壓控制傳統方法以“抗壓”為主，當礦壓表現非常明顯時，使用強制方法對巷道進行維護。方法包括：增加型鋼質量或提高性能，提升支架承載力；增強支護密度；填充支架后面空間；使用注漿加固技術。

此種方法不受巷道布置地點及掘巷時間的束縛，但其需要消耗大量的人力和物力，勞動強度大，開采費用高，不容易得到滿意的效果。

1.2 避開高應力區

把巷道設定在天然低壓力范圍區，使時間和空間上，躲開較高的壓力作用。措施包括：在煤體邊緣或下方的低壓區里設置巷道；錯開受調壓影響的時間，在壓力完全穩定后繼續挖掘。這樣的辦法有效的將巷道受壓力降低，對支護工作有益，可是需多開輔助巷道，或者延遲挖掘時間，使采掘接替緊張。

1.3 移走高壓

人工的辦法使巷道松動，將載荷流動到距巷道遠一些的位置，以便降低巷道的壓力，一些手段包括：對巷幫、底板施工卸載槽孔；寬面掘進或在巷旁有意留出卸載空間；利用跨采工作面達到巷道的卸載。

此種方法不受巷道地點和掘進時間束縛，但與卸壓措施相關額外費用有所增加。

1.4 釋放高壓

礦壓較大時，以常規的支護措施及支架自身沒有受到嚴重破壞為前提，允許圍巖適當變形，達到釋放能量的作用，具體措施包括：使用有一定阻力的可縮支架；預留備用斷面減緩巷道受壓收縮；允許巷道底鼓對其進行機械化起底。此種方法有效地利用了圍巖的支撐力，減緩支架受載力，如果合理的應用，可以實現無維修護巷，對生產有著積極的作用，但復雜的支架結構或掘進的支出費用有所增加。

2 充分發揮支架與圍巖共同承載作用

一般的地面作業和井下支架存在實質上的差別，支架可以承受的力的大小，由本身的力學性質以及支護的對象共同決定的。所以，我們要把“支架-圍巖”看成一個“不分你我”的力學相互作用的體系。

2.1 圍巖自身的承載能力

圍巖具有自承力，一定的程度上，也是一種天然承載構件。例如：堅硬巖層中的巷道在采掘過程中，通常不使用人工支護的方法，就可以保持長期的穩定性；部分礦井產生的所謂“巖石橋”現象。巖層受到損壞、折斷時，其巖層相互磨擦及鉸鏈作用力，導致壞斷的巖層有承受作用。因此，要充分使用圍巖天然的承受力，從而減小人為支架的壓力，才能達到最好的效果。可是，圍巖的承受能力很有限，要在確保安全的條件下，找到“支架-圍巖”彼此作用的投合點。實際生產里，一般采用人為方法增加圍巖強度，實現增加圍巖承受能力的目的。

2.2 支架與圍巖共同承載的支護方式

想要充分地利用圍巖的自承力，同時保證圍巖完好無損，較好的辦法是使用巷道支架向圍巖提供適當阻力，當圍巖承受支架一定阻力時，有限制地巷道空間內發生形變，與此同時，支架自身也因圍巖抗力作用發生形變。支架與圍巖雙方的受力大小和產生形變程度，與對方相關，隨對方變化而變化。它們共同承載的支護方式有以下幾種：

2.2.1圍巖的自承力必須要充分的利用起來，要使安設支架時間盡可能延后一些，在開掘巷道后，這樣做能夠實現，有助于減輕支架受載、利用變形釋放能量的結果。可是為確保安全，支護時間決不能太晚了。不但要允許圍巖產生一定形變，而且還要在圍巖發生變形前進行支護。

2.2.2及時控制、減小圍巖形變，是一次支護主要作用，杜絕單個危巖掉落發生事故，絕不是像“支架-圍巖”體系實現力學平衡。相對的，一次支護之后還要使圍巖適當的發生一些形變，以至于陸續放出一定能量。因此，立刻支護是對一次支護的央求，況且用支護之后，要許可圍巖產生形變。必須說明，一次支護不同于臨時支護，是因為它之后不需要拆卸，而是保存起來與二次支護一起受載，免得圍巖遭受到其余的擾動和損壞。

2.2.3進一步促使圍巖的穩固、增大安全性是二次支護的作用，它要在圍巖已發生一些形變、能量發生一些釋放之后產生；所以，普通情況下要在一次支護之后歷經比較長時間（數月）才會進行。正常來講，圍巖沒有顯著的變化或即將要產生損壞的趨向，二次支護也會晚一點實施，二次支護的情勢同樣不受限制。不過它最好同一次支護沒有空隙，以至于更好的實現同一支護的結果。進行二次支護之后，是否能有效的維持巷道的穩固性還需要根據具體狀況來定。一般人們通常將二次支護定義為永久支護，對于這樣的說法其實不準確，是因為采區巷道的一些地段在產生采動劇烈影響之后，通常又將二次支護給以拆除，而且將其移到別的地段反復使用，這樣的情況下，二次支護肯定不能叫永久支護，反而是發揮出暫時加強支護的作用。

2.2.4影響支護效果的一些主要因素有：圍巖性質、支護時間、支架結構特點、支護工藝程序。假如采取圍巖密接的支護方法，支架的背后充填，將對控制圍巖的形變有積極的效果。一次支護、二次支護的方式，對時間施工工藝可以是不一樣的，我們對不同類型的巷道要一切以實際為出發點，創造出科學的、有效的方法。

3 結束語

綜上所述，在研究大壓力條件下巷道壓力控制問題時，“支架-圍巖”是要當做一個彼此作用、一同承載的力學系統，將支架、圍巖在互相作用、相互依賴的要求下完成共同承載，開展巷道支護，使起到簡單快捷、經濟、安全的支護效果。

參考文獻

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