浅析煤矿回采巷道矿山压力控制与支护

2014-12-23杜斌

山东工业技术 2014年10期

杜斌

(江苏省矿业工程集团有限公司第四工程处，江苏徐州 221006)

0 引言

回采巷道是指直接服务于采煤工作面的巷道，主要是开掘在工作面两侧的区段运输平巷和区段回风平巷。回采工作面的矿压和顶板的管理工作在煤矿安全生产过程中发挥着重要作用。随着煤矿开采深度的增加，矿业作用越来越明显，这就影响了煤矿井下的开采进度，而且矿压显现时还容易造成工作面的垮塌，给矿井安全生产带来不利的影响，还可能引发煤矿顶板事故。因此作为煤矿企业的安全生产管理和技术人员要掌握回采工作面的矿压显现规律，加强顶板的管理工作，降低事故发生的几率，促进煤矿的安全生产，和谐发展。

1 煤矿回采工作面矿压影响分析

在煤矿开采前期，岩体因自重作用原岩应力处于静止状态，但当开掘巷道或进行回采时，应力状态因失衡而重新分布，若重新形成的应力超过岩体、煤层的强度极限，会对其产生破坏作用，直至应力再次恢复平衡，该过程中的作用力，即矿山压力不可避免的会产生诸多力学现象，如围岩发生变形或挤入巷道而造成岩体移动、离散或冒落，支架出现变形或被压裂甚至折断，煤体出现片帮、压松或被突然抛出，地表和岩层出现移动甚至塌陷，充填物沉缩等。这些都会对回采工作面带来不同程度的影响，造成顶板难以支护和管理，进而影响支护结构的强度和稳定性，制约开采工作顺利、安全进行。

2 煤矿回采巷道矿山的压力控制策略

2.1 科学地选用发掘巷道的区域

在已经遭受破坏的煤带宽度区域之内，也就是在将内应力场区域确定的前提下，尽可能地确保在内外应力场的临界位置深入巷道发掘直接的内应力场。如果不兼顾回收，那么放大留煤柱的宽度是发掘内应力场巷道的最好手段，如此能够最大程度地降低护巷煤柱的变形量与承受的压力，从而提升安全系数。倘若要缩小内应力场巷道留煤柱宽度也可以，那么就应当确保不会发生漏风等不良的现象，并且在充分地进入可靠状态的情况下才能够发掘内应力场的巷道。

2.2 合理地选择发掘巷道的时间

正确地确定发掘巷道的时间是煤矿回采巷道矿山压力控制的关键。而对巷道变形进行控制的重点是确保在回采的时候，推进至计算好的时间范围与一些既定的距离，然后再发掘内应力场的巷道。在整个的过程当中，我们应当一直重视业已滞后的距离与时间都稳定在可以满足内应力的维护与发掘，这是一个重要目的。根据发掘巷道的时间，应当借助精确的考核与计算获得，确保时间的正确性，这跟上述科学地选用发掘巷道的区域同等重要，也是需要引起足够重视的。

3 搞好煤矿回采巷道矿山压力的支护工作

回采巷道矿压显现规律与矿山基本巷道不同，要受采煤工作面采动影响，变形量大。它开掘在煤层中，比开掘在稳定岩石中巷道更难维护，更容易发生片帮和底鼓。但是，回采巷道绝大多数只为开采一到两个采煤工作面服务，服务年限较短，只要在这一较短的时间内，能保证它的正常使用，允许它有比基本巷道大的变形量。因此，它的支护一般有两种基本类型：一是基本支护，即巷道开掘后，对巷道实施的支护，直至巷道废弃；二是加强支护，即巷道进入采动影响阶段，基本支护不足以承受采动压力影响时，进行的临时加强支护，采动影响消除后即可撤除。

3.1 明确煤矿回采巷道矿山压力发展的整个过程

内应力场变形、维护和开掘巷道的时间等因素是影响支护设计的关键，鉴于此，划分支护设计为内应力场形成前阶段以及形成阶段这两个过程。第一，形成前阶段的整个过程。一是在推进工作面前，在固有巷道压力制约下的过程；二是在推进工作面之后，因为采场推进影响而导致增加回采空间，矿山压力的状态是递增的，塑性破坏和弹性压缩始于煤壁边缘，逐步地扩张到纵深的发展过程；三是在内应力场推进工作面全部处在塑性破坏情形的时候，在不断增加的支撑压力和采场推进的影响下，承压压力呈现递减的过程。第二，内应力场形成阶段的整个过程。这个过程是由工作面的长度影响到达裂断破坏拱内一切上覆岩层裂断运动的发展过程，一般来讲，划分为第一岩梁裂断、第二岩梁裂断，以及第三岩梁裂断的发展过程。在这个阶段的整个过程中，基于矿山压力的影响，内应力场区域煤层可能发生变形压缩的情况，每一次的压缩与压力变形都有着显著的增减过程是它的明显特性。

3.2 实施支护设计

在对内应力场各个阶段发展过程进行深入了解的前提下，实施有目的性的支护设计。把采场结构力学模型的动态发展规律当作理论基础是煤矿回采巷道支护设计的重点，它的优点是可以系统地处理不同空间状况下内应力场的维护和存在的一系列技术问题，且能够定量地研究和设计支护。第一，对发展规律和区域预测进行探究，它的工作事项是在采动支撑影响方位岩层破坏和运动的情况下，分析岩层运动的矿山压力规律和对影响内应力场的区域。第二，对矿压控制设计的基础进行确定，应当将一系列的空间形势加以综合，不断地探究煤矿回采巷道裂断岩梁的发展趋势、矿山压力的大小、来源等问题，并根据“采场结构力学”这个重要的动态发展理论，实施系统、全面、综合性地探究。第三，对巷道合理的支护设立理论进行完善，在对压力的来源和大小进行明确的前提下，且对岩层破坏对支护设计造成的影响进行判别，将固有的经验总结阶段往科学化发展时期转化。