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煤矿回采巷道矿山压力控制及支护要点研究

发表时间：2021/7/2 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：罗红福

[导读] 在人们生产生活中，会应用到大量的煤，因此煤矿开采就更为重要。在开采煤矿的过程中，具有很高的危险性，一旦开采中出现危险，则会对生命财产安全造成严重的损失。

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摘要：在人们生产生活中，会应用到大量的煤，因此煤矿开采就更为重要。在开采煤矿的过程中，具有很高的危险性，一旦开采中出现危险，则会对生命财产安全造成严重的损失。因此，开采煤矿的时候，一定要制定十分安全的技术措施，保障其开采的安全性。基于此，文章分析和研究了煤矿回采中巷道矿山压力控制方面的问题，并对其支护要点进行了研究，希望本文的研究，可以对煤矿回采作业的效率与安全提升提供一些帮助和参考。
关键词：煤矿回采；矿山压力；支护要点
        1.煤矿回采巷道矿山压力控制必要性
        开采人员在开采煤矿时，会受不同方面的因素影响，其影响因素主要体现在三个方面，分别是：岩层轨迹运动情况、压力分布情况、康山应力压力分布三个方面。在井下开始作业的时候，在正式开采以前，矿体的状态是平衡的，而在回采煤矿、挖掘巷道之后，就会形成一个地下空间，这个时候原有的平衡矿体就会受到破坏。而且巷道上方山体，也会进一步增大顶端及内壁的作用力，这样就会重新分布矿体的应力，使矿体重新回到平衡状态。但是，应力作用还是会破坏巷道订单及内壁，同时也会影响到岩层运动，一旦控制不好的话，那么回采巷道支撑强就会发生裂缝问题，严重的话，巷道还会发生坍塌，巷道的内部会发生阻塞，进而导致人员伤亡现象的发生。
        在回采的过程中，矿体所受到的力，会导致其内部产生不同相互作用的力，而且还会产生力的对抗，使其恢复到原来的样子。如果不科学的处理矿山应力，就会导致矿山和巷道发生开裂。变形，巷道内部也会发生变化。其中稳定性判别由公式来判定：

        式中，m—岩石硬度系数(见表1)；γ—上覆岩层平均容重；h—巷道埋深，m；σc—岩石单轴抗压强度，MPa； fT—岩体构造特性系数，均质未破坏地段为1.0，层状未破坏地段为0.95，均质裂隙地段取0.9，均质破坏地段取0.85，层状裂隙地段为0.8，层状破坏地段取0.70；ρ—支架参与对抵抗变形的影响系数；K—围岩应力集中系数，椭圆形巷道，短轴与长轴比为1.5时，K取1.5；圆形巷道，K取2；圆拱形巷道，K取2.5；拱形巷道，K取3；直角形(梯形)巷道，K取3.5。

         根据Ky值分为5类：
        （1）极稳定（~0.2）
         5年，~50mm，~5mm/月，30~50mm的喷砼支护。
        （2）稳定（~0.3）
        局部变形的面积（~10%），扩展0.5m，~100mm，~10mm/月，~50kg，不需要临时支架，只要支撑式支架。
        （3）部分稳定（~0.4）
        变形（~50%），扩展1m，~200~250mm，25~50mm/月，主动承载力的支架，保护方法时可用轻便支架。
        （4）不稳定（~0.5）
         变形（>50%），扩展>1m，~500mm，~100mm/月，临时支架必须计算，必须实行保护。
        （5）极不稳定（0.5~）
         全部变形，扩展>=2m，>500mm，>150mm/月，加强支架或综合保护，超前预支护。
         所以，在煤矿回采过程中，可以根据检测数据测算稳定性[2]。从而采取相应的措施。
         2.煤矿开采巷道矿山压力控制措施
         2.1针对原始应力场的井下巷道
         原始应力场下，会给巷道带来很大的影响，而煤矿回采作业开展的时候，巷道的挖掘，要在原始应力场中来进行，在这种应力场下，可以划分巷道的压力。如果井下巷道位置在岩石层下方的时候，岩层重力应力场会严重危害井下巷道，而且，井下巷道顶板坍塌及岩层遭到破坏，其主要是因为重力应力场的变化而导致的。另外，井下巷道环境变化是比较快的，并且岩层受重力影响，会导致巷道环境危险性更大，同时，井下巷道稳固性，会受到岩层重力的影响，并且还会影响到巷道的顶部及内壁，容易发生裂纹现象，要求技术人员有较高的专业技术和及时的判断力，并且可以敏锐地判断井下巷道环境。
        2.2井下实施机械作业
        井下作业的时候，应用机械来开展作业，会增加井下巷道的压力，而且压力会一直变化，井下作业的时候，机械挖掘要深入到煤层内部，并且煤矿回采的时候，井下巷道环境也会随着开采情况发生变化，矿体压力也会寻找平衡状态。因此，机械作业的时候，一定要慢下来，保障施工安全的基础上，尽量放缓回采的进度，这样能够对巷道应力环境进行良好的控制。
        2.3井下开采时要使用支撑部件
        井下开采的时候，会逐渐形成一个地下空间，而为了对地下空间稳固性及安全性进行维护，就要应用支撑部件，利用支撑部件来支撑井下巷道环境。因为支撑部件可以为井下巷道空间提供支持，但是，因为岩层重力会影响到巷道内部，所以，岩层也会受巷道周围更大作用力的影响，当支撑面积越大的时候，岩层受到的压力也会增加。通过研究发现，巷道环境会受到支撑部件、挖掘位置、机械作业时间的影响。
        选择合理挖掘位置，井下巷道在进行挖掘的时候，要先对巷道的位置进行探测，同时，对巷道挖掘区域目标、应力及受力情况等进行有效的明确[3]。当初步明确好巷道受力、应力及影响范围之后，就要对巷道位置可能会出现的情况进行有效的分析，同时分析影响矿山的范围，并制定科学的挖掘方案，然后在与巷道内外应力场结合点进行计算，科学合理地安排挖掘的位置。当井下巷道岩层、回采宽度发生损坏的时候，就要对内外应力场大小进行明确，并将其转移到应力场临界点，进而使其能够顺利地进入到应力场中。
        3.支护要点分析
        在井下巷道回采作业中，为了保障其开采的安全性，就要应用科学的支护措施[4]。由于井下巷道环境变化快，危险性大，而且岩石重力作用会给巷道带来一定的破坏，在这种情况下，如果支护操作不合理的话，就会发生比较严重的后果。井下巷道环境应力场收集之后，要与实际情况结合，结构设计、支护材料选择要合理，并且保障井下巷道支护的稳定性。在设计支护的过程中，通常分为两个阶段，一个是应力场形成之前，另外一个是应力场形成阶段。针对这两个阶段，要对其进行全面的分析，并积极应用合理的支护措施，并利用定量的方式，对模仿实际应力场变化情况进行研究和分析。在分析顶板完整性是不是需要支护，顶板厚度都会给支护要求与材料带来一定的影响。在应用支护的时候，比较常见的是锚索与锚杆支护，而要想提高围岩的稳定性，避免顶板的岩层发生错动情况，要选择加长的锚固。回采巷道支护的时候，要对施工区重力的作用、内外场应力变化有一个充分的了解，合理地选择支护方式，会进一步提高支护结构的设计。
        结语
        综上所述，煤矿的开采，其不仅具有较高的危险性，而且，一旦开采工作不科学和不规范，就会导致严重的经济损失及人员伤亡情况发生。在煤矿施工作业中，矿山压力控制及支护措施具有一定的重要保护作用，因此，在煤矿工作业过程中，要对内外应力场、压力分数情况进行仔细的分析，同时还要与实际矿山的环境进行结合，制定可行性比较强的措施，保障煤矿巷道回采作业的安全及经济效益。
参考文献
[1] 袁增卫，李开贵，陈正. 煤矿回采巷道矿山压力控制与支护分析[J]. 内蒙古煤炭经济，2019(15):8-9.
[2] 石浩. 浅谈煤矿回采巷道矿山压力控制与支护[J]. 内蒙古煤炭经济，2020(5):75.