礦業回采巷道礦山壓力控制與支護探析

劉星宇

榆林神華能源有限責任公司，陜西榆林 719000

煤礦的回采巷道礦山壓力控制，同煤礦所在處位置的地質巖層運動、應力分布條件、應力場應力大小等等都有著密不可分的聯系。無論是由于頂板坍塌，還是巖層運動被打破這種狀況，都是同重力的應力場有著密不可分的關系，也就是說無論何種的應力條件的實現，都是與巖層的運動和破壞是無法分開的。所以保證煤礦井下工人及設備安全，保證開采效率，就要對回采巷道礦山壓力進行控制。

1 礦業回采巷道礦山壓力控制分析

神木是一個煤炭資源豐富的地區，煤礦行業非常發達，分布有中國神華、中煤等大型央企以及眾多的私人煤礦，而巷道礦山壓力控制與支護作為煤炭開采中非常重要的一個環節，煤炭生產水平和效益直接受到此項技術的影響。在回采巷道中，由于礦山壓力和支護形式這兩個關鍵因素沒有被很好的結合利用，導致諸多回采巷道或多或少的暴露出一定程度的破壞。查閱了一些之前的資料，不同形式的支護巷道當中幾乎所有的巷道都受到支護質量較差的影響，出現了不同狀況的損壞。并且查閱了大量礦井回采巷道的實際形狀以及在回采時的礦山壓力受力狀況之后，同時結合神木縣的煤礦回采巷道發現，如果所要開采的煤層是傾斜的，工作面采用的走向長壁式布置時，并且回采巷道的周圍條件是不一樣的，那么回采巷道所受到的礦山壓力及顯現也是不相同的。如果回采巷道具采用同樣的支護形式而且斷面是相同的，但巷道周圍具有不同的地質條件和生產條件，巷道所受的礦山壓力也會大不相同?？偠灾?，礦山壓力會對煤礦回采巷道產生一定的破壞。

2 礦業回采巷道礦山壓力分析

2.1 礦業回采巷道礦山壓力的產生

礦山壓力，我們從其字面上理解就是位于回采巷道上面的礦山，還有地面對煤礦的回采巷道的外壁產生不同的作用力。我們在控制煤礦回采巷道的礦山壓力時，要將礦山的巖層運動以及作用力的大小、分布的狀態都考慮進去，這些因素都會對煤礦回采巷道礦山壓力的控制起到決定性的作用。在一些煤礦中，出現的頂板坍塌事故，同頂板上礦山巖層的運動被破壞是具有直接關系的，巖層如果遭到破壞，那么其被破壞的范圍及被破壞后是否有內應力場，對這樣的外力進行支撐，在巖層遭到破壞之后重力應力場也會重新分布，上面的兩個因素在通常的狀況下是同時存在的，而且這兩個因素也是分布在煤礦回采礦道外面巖層的重力以及整個煤層上方用來支撐的壓力。因此，在一定回采的狀態之下，應力條件是通過巖層的破壞和運動來實現的。在這樣的時間和空間之下，應力場可以說是相對靜止的，巖層的破壞和運動，引起了一個全新的轉化狀態。

2.2 礦業回采巷道礦山壓力的種類

在內應力場中巷道進行維護和掘進過程中在分布范圍的回采支撐壓力,在這樣的狀態之下，由于回采的原因會使部分的巖層受到影響，其所影響的巖層范圍之內，巖層的運動所產生的重力對所破壞范圍的內用來維護和掘進巷道的回應力大小起到了決定性的作用。一旦停止回采所影響的巖層破壞運動，在這個應力場所牽涉的范圍之內進行維護和掘進的巷道巖層應力就會發生非常微小的轉變。在原始應力場當中進行維護和掘進的巷道所要承受的礦山壓力,在原始應力場當中進行維護和掘進的巷道，也就是避開了回采支撐壓力的影響所進行的維護和掘進巷道。這樣的應力之下，我們依照原始的應力場特點，將其劃分成不同的兩種狀況：第一種狀況壓力是由于上覆巖層的重力所產生的，這樣的壓力所產生的原因是單一的重力作用，是一種原始的應力場；第二種狀況同第一種狀況不同，不僅僅只是重力一種原因，還有一些結構的應力對它的作用，這種狀況下的原始應力場會有殘余結構應力的存在。

3 巷道礦山壓力支護選型設計

3.1 內應力場的支護設計

在支護設計的過程中，對其主要的影響因素除了要注意選擇合適的巷道掘進和維護時間，同時要注意根據內應力場受力是如何變形發展的，我們要根據這兩點進行支護的設計。通過這兩個方面，我們可以將這一過程分成兩個發展階段：第一個階段我們可以將其設定為內應力場形成前的初始階段；第二個階段則是內應力場成熟階段，即發展和形成階段。下面就兩個階段來細致分析?；夭上锏乐ёo技術的核心是將采場結構力學模型作為整個技術的主要內容，而且此系統可以在不同的空間條件之下將系統當中內應力場所掘進和維護巷道支護予以解決。如果空間不同，那么掘進和維護回采巷道礦山壓力是從何而來，其大小是怎樣的，同時分析了裂斷的巖梁之間有哪些運動關系，最后系統研究了回采巷道支護的核心采場結構力學。

3.2 錨桿支護的參數選擇

根據三種圍巖的穩定類型和性質，分別可對不同情況下的錨桿參數選擇與確定。首先我們來看下松動圈圍巖，這個類型的圍巖其自重不大，所以錨桿在這種圍巖上的作用非常微小，因此，對于此類圍巖，不必進行支護，如果有需要可以利用噴射混凝土這種方式進行支護。通過真實的工程實踐我們可以看出，用這樣的方法進行處理，混凝土厚度要小于20cm。通過理論和實踐我們可以看出，如果圍巖的條件是中等穩定的，那么圍巖出現碎脹變形的狀況會較明顯，而這樣的狀況將使巷道巖體出現裂縫或遭到破壞，就不得不用錨桿來對其進行控制防止變形。如果錨桿錨固端位于松動圈之外的巖體時，那么錨固端就是處于塑性區，這時我們就可以采用懸吊理論對錨桿參數來進行確定。這種狀況下，錨桿的作用就是拉伸、擠壓和加固，從而起到保持松動圈內巖體穩定的作用。

錨桿的長度確定方法。根據如下公式進行：L=LP+L1+L2

在公式中：L 表示的是錨桿的長度；LP 表示的是圍巖松動圈的厚度；L1 表示的是錨桿在錨入松動圈后穩定圍巖的深度；L2 表示錨桿外露的長度，在這里單位都是米。如何確定錨桿之間排距，我們假設錨桿間的排距是等距的，那么應滿足下面的條件：

式中：D 表示錨桿間排距，m；Qmin 表示錨桿的最小錨固力，kN；γ 表示圍巖的重力密度值，kN/m3。如何確定錨桿的直徑，通過每根錨桿所吊的巖石重量來對錨桿直徑進行計算，公式如下：

式中：d 表示錨桿的直徑，mm；[σ]bios 錨桿體的許用應力，N/mm2。在所支護的巷道當中，如果巖石松動圈在1.5米以上的時候，巷道的圍巖就會有較大的變形，此時對其增加支護強度以外，同時支護要有可縮性。實踐證明，這種狀況下可以使用一種錨噴網的支護結構。此結構的錨桿參數選擇同上面所述原理相同，只是松動圈厚度如果較大，那么其錨桿也相應加長，安裝起來就會增加難度，錨固效果也由于拉力加大效果會打折扣。如果是層狀巖層，錨固點要選擇堅硬的巖層，同時在巷道表面增加金屬網同時進行噴層處理，使支護效果更為理想，也就說要根據具體條件而定。

4 結論

全文對煤礦回采巷道礦山壓力控制與支護進行了分析，對此方面我們有了更加系統和詳細的了解和認識，這些理論和實踐經驗為我們今后的煤礦回采提供了非常寶貴的理論經驗，為回采巷道礦山壓力控制與支護的相關設計奠定了基礎，給出了支護設計有哪些關鍵的技術，以保證在穩定的內外應力場中進行回采巷道的掘進和維護。

[1]彭林軍.煤礦回采巷道礦山壓力控制與支護研究[J].西北煤炭，2008，6(2).

[2]粱湖輝.電力線載波數據通信在煤礦企業中的應用[J].煤炭技術，2011，1.