淺析煤礦回采巷道礦山壓力控制與支護

杜 斌

(江蘇省礦業工程集團有限公司第四工程處，江蘇 徐州 221006)

0 引言

回采巷道是指直接服務于采煤工作面的巷道，主要是開掘在工作面兩側的區段運輸平巷和區段回風平巷。回采工作面的礦壓和頂板的管理工作在煤礦安全生產過程中發揮著重要作用。隨著煤礦開采深度的增加，礦業作用越來越明顯，這就影響了煤礦井下的開采進度，而且礦壓顯現時還容易造成工作面的垮塌，給礦井安全生產帶來不利的影響，還可能引發煤礦頂板事故。因此作為煤礦企業的安全生產管理和技術人員要掌握回采工作面的礦壓顯現規律，加強頂板的管理工作，降低事故發生的幾率，促進煤礦的安全生產，和諧發展。

1 煤礦回采工作面礦壓影響分析

在煤礦開采前期，巖體因自重作用原巖應力處于靜止狀態，但當開掘巷道或進行回采時，應力狀態因失衡而重新分布，若重新形成的應力超過巖體、煤層的強度極限，會對其產生破壞作用，直至應力再次恢復平衡，該過程中的作用力，即礦山壓力不可避免的會產生諸多力學現象，如圍巖發生變形或擠入巷道而造成巖體移動、離散或冒落，支架出現變形或被壓裂甚至折斷，煤體出現片幫、壓松或被突然拋出，地表和巖層出現移動甚至塌陷，充填物沉縮等。這些都會對回采工作面帶來不同程度的影響，造成頂板難以支護和管理，進而影響支護結構的強度和穩定性，制約開采工作順利、安全進行。

2 煤礦回采巷道礦山的壓力控制策略

2.1 科學地選用發掘巷道的區域

在已經遭受破壞的煤帶寬度區域之內，也就是在將內應力場區域確定的前提下，盡可能地確保在內外應力場的臨界位置深入巷道發掘直接的內應力場。如果不兼顧回收，那么放大留煤柱的寬度是發掘內應力場巷道的最好手段，如此能夠最大程度地降低護巷煤柱的變形量與承受的壓力，從而提升安全系數。倘若要縮小內應力場巷道留煤柱寬度也可以，那么就應當確保不會發生漏風等不良的現象，并且在充分地進入可靠狀態的情況下才能夠發掘內應力場的巷道。

2.2 合理地選擇發掘巷道的時間

正確地確定發掘巷道的時間是煤礦回采巷道礦山壓力控制的關鍵。而對巷道變形進行控制的重點是確保在回采的時候，推進至計算好的時間范圍與一些既定的距離，然后再發掘內應力場的巷道。在整個的過程當中，我們應當一直重視業已滯后的距離與時間都穩定在可以滿足內應力的維護與發掘，這是一個重要目的。根據發掘巷道的時間，應當借助精確的考核與計算獲得，確保時間的正確性，這跟上述科學地選用發掘巷道的區域同等重要，也是需要引起足夠重視的。

3 搞好煤礦回采巷道礦山壓力的支護工作

回采巷道礦壓顯現規律與礦山基本巷道不同，要受采煤工作面采動影響，變形量大。它開掘在煤層中，比開掘在穩定巖石中巷道更難維護，更容易發生片幫和底鼓。但是，回采巷道絕大多數只為開采一到兩個采煤工作面服務，服務年限較短，只要在這一較短的時間內，能保證它的正常使用，允許它有比基本巷道大的變形量。因此，它的支護一般有兩種基本類型：一是基本支護，即巷道開掘后，對巷道實施的支護，直至巷道廢棄；二是加強支護，即巷道進入采動影響階段，基本支護不足以承受采動壓力影響時，進行的臨時加強支護，采動影響消除后即可撤除。

3.1 明確煤礦回采巷道礦山壓力發展的整個過程

內應力場變形、維護和開掘巷道的時間等因素是影響支護設計的關鍵，鑒于此，劃分支護設計為內應力場形成前階段以及形成階段這兩個過程。第一，形成前階段的整個過程。一是在推進工作面前，在固有巷道壓力制約下的過程；二是在推進工作面之后，因為采場推進影響而導致增加回采空間，礦山壓力的狀態是遞增的，塑性破壞和彈性壓縮始于煤壁邊緣，逐步地擴張到縱深的發展過程；三是在內應力場推進工作面全部處在塑性破壞情形的時候，在不斷增加的支撐壓力和采場推進的影響下，承壓壓力呈現遞減的過程。第二，內應力場形成階段的整個過程。這個過程是由工作面的長度影響到達裂斷破壞拱內一切上覆巖層裂斷運動的發展過程，一般來講，劃分為第一巖梁裂斷、第二巖梁裂斷，以及第三巖梁裂斷的發展過程。在這個階段的整個過程中，基于礦山壓力的影響，內應力場區域煤層可能發生變形壓縮的情況，每一次的壓縮與壓力變形都有著顯著的增減過程是它的明顯特性。

3.2 實施支護設計

在對內應力場各個階段發展過程進行深入了解的前提下，實施有目的性的支護設計。把采場結構力學模型的動態發展規律當作理論基礎是煤礦回采巷道支護設計的重點，它的優點是可以系統地處理不同空間狀況下內應力場的維護和存在的一系列技術問題，且能夠定量地研究和設計支護。第一，對發展規律和區域預測進行探究，它的工作事項是在采動支撐影響方位巖層破壞和運動的情況下，分析巖層運動的礦山壓力規律和對影響內應力場的區域。第二，對礦壓控制設計的基礎進行確定，應當將一系列的空間形勢加以綜合，不斷地探究煤礦回采巷道裂斷巖梁的發展趨勢、礦山壓力的大小、來源等問題，并根據“采場結構力學”這個重要的動態發展理論，實施系統、全面、綜合性地探究。第三，對巷道合理的支護設立理論進行完善，在對壓力的來源和大小進行明確的前提下，且對巖層破壞對支護設計造成的影響進行判別，將固有的經驗總結階段往科學化發展時期轉化。

4 結論

總之，設計回采巷道需要選用合適的斷面，將最理想的掘進區域與掘進時間確定好，以及在最理想的時機進行適當的支護設計，這樣能夠實現理想的支護效果，并且也能夠使得維護的成本減少。

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