煤礦回采巷道礦山壓力控制與支護分析

張國輝

（山西呂梁離石金暉榮泰煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 033000）

1 引言

煤礦在開采的過程中，一定程度上會對地層結構造成破壞以及影響，并且其中存在較大的安全隱患，因此，在進行煤礦開采的過程中，需對回采巷道礦山壓力控制以及巖層運動和應力場應力大小與應力分布條件，這四者之間存在的內在聯(lián)系進行充分了解，對煤礦開采活動進行有針對性的組織開展。另外，施工人員還需要對頂板坍塌事件以及巖層運動破壞之間的關系進行充分了解并論證，應力出現(xiàn)的問題主要就是由于巖層運動和破壞形成的。由此，為了能夠使煤礦在開采的過程中，保障開采人員的生命財產安全，提升煤礦企業(yè)的經濟效益，充分確保開采安全問題，從而促進煤礦產業(yè)的發(fā)展。

2 煤礦回采巷道礦山壓力控制重要性

煤礦回采巷道礦山壓力指的是，回采巷道上方巖土體對其產生的作用力。礦山壓力產生的原理則是，在對巷道進行挖掘或者進行開采煤礦過程中，一般深處于地下作業(yè)，因而巷道上方則會產生較大的作用力，其作用于巷道內壁以及巷道頂端。并且這種作用力相對來說，壓力較大，還會因巷道外壁圍巖的運動而產生一定的變化[1]。地下巖層環(huán)境多變，并且還會造成大范圍的應力場，煤礦進行回采過程中，應力也會隨之發(fā)生變化并重新分布，同巷道頂部之間的壓力相互作用，相互制衡。由于礦井作業(yè)環(huán)境較為復雜，在煤礦回采過程中，如若支撐煤礦回采巷道的墻壁出現(xiàn)裂縫，就會對整個巷道造成影響，甚至出現(xiàn)塌方的現(xiàn)象。一旦發(fā)生坍塌，不僅會對巷道內部產生阻塞現(xiàn)象，還會對煤礦生產經營活動造成影響，甚至對煤礦開采人員的人身安全造成威脅。除此之外，在對巷道內部進行壓力控制過程中，如果沒有對作用力的變化規(guī)律進行充分考慮，就會導致壓力控制不合理，還會對煤礦回采巷道經營活動造成影響。由此可見，對煤礦回采巷道礦山開采及支護分析的必要性。

3 煤礦回采礦山壓力控制的分類

3.1 原始應力場

井下未開采前，巖體處于天然產狀條件下存在原始應力場，受此環(huán)境的影響，一般情況而言，在對巷道選擇時，需要避開原始應力場。與此同時，原始應力場還會對井下巷道產生作用力進而制造壓力，這種壓力可以分為兩種，根據(jù)其特征不同，第一種壓力產生的主要原因，就是井下巷道選擇在地表下巖石層，使得巷道受到巖石層的重力，因而產生應力場。第二種壓力產生的原因，就是井下巷道受到環(huán)境因素的影響[2]。井下巷道在開掘過程中，巷道隨遇地質構造和煤層賦存情況會不斷發(fā)生變化，不僅承受巖石層重力影響，還需要承受自身作用力，井下巷道將會進一步制造出應力環(huán)境場。

3.2 機械開采動作

通常情況下，井下機械化作業(yè)過程中，需要深入到巖層或煤層之中，進而采礦。但是機械在作業(yè)時，經常會觸碰到想不到的巖石，即遇地質構造，這種情況的產生就會導致巖石層的變化。井下巷道內部的應力與巖石成分之間有極大聯(lián)系，他們會使井下巷道中的應力環(huán)境產生變化。與此同時，井下工作面回采期間巷道中應力環(huán)境的變化會隨著開采作業(yè)的進度發(fā)生改變。

3.3 支撐部件

通常情況下，為使井下作業(yè)時，周圍環(huán)境能夠一直保持穩(wěn)定狀態(tài)，經常會采用支撐部件，支撐部件可以對井下巷道內部的空間給予支撐[3]。但因為井下巷道內部的巖石層自身存在一定的重力影響，會導致在井下巷道壁內的相互作用力過高，進而出現(xiàn)圍巖應力過大情況發(fā)生。如果支撐面積增加，圍巖壓力也會隨之增加。

4 煤礦回采巷道礦山壓力控制與支護工作的有效策略

4.1 合理選擇巷道地區(qū)

如果煤帶寬度區(qū)域之內已經受到破壞，通俗是指在內應力場地區(qū)已經明確的基礎上，需要保證深入挖掘巷道內應力場的臨界位置時，能夠直接進入到內應力場內。一旦不能做好回收工作，那么可以采用放大留煤柱寬度的方式，此種方式是挖掘內應力場巷道的最佳辦法。與此同時，采用放大留煤柱寬度的方式，還可以使護巷煤柱承受的壓力以及變形量降到最低，從而使作業(yè)過程中的安全問題得到有效保障。而縮小巷道留煤柱寬度方式，可以有效避免漏風等問題產生，并且能夠在保證安全的前提下，充分挖掘巷道中的內應力場。

4.2 合理安排開掘時間

合理安排開掘巷道時間，對煤礦回采巷道礦山壓力控制將會產生直接影響。在開掘過程中還要對巷道變形進行有效控制，控制的主要內容是保證在煤礦回采時，需要合理安排時間并且保持一定距離，接著再開掘巷道內的內應力場。在巷道發(fā)掘過程中，需要控制好時間與安全距離，使其滿足內應力場的開掘和維護工作，這是必須滿足的一項條件。結合發(fā)掘巷道的實際情況以及消耗時間，需要展開仔細的計算與論證，從而保證時間的精確性。合理安排開掘巷道時間與合理選擇巷道地區(qū)，對煤礦回采巷道礦山壓力控制都會產生重要作用，所以要給予一定重視，同時做好相應工作，從而使煤礦回采巷道礦山壓力控制得到有效保障。

4.3 明確壓力過程

煤礦回采巷道礦山支護工作時，需要明確煤礦回采巷道礦山壓力發(fā)展過程。內應力場的維護、變形以及巷道開掘時間都會對支護設計產生直接影響。所以，支護設計需要劃分出兩個階段，分別是內應力場形成前階段以及內應力場形成階段。第一，內應力場形成前階段的整個過程。推進工作之前，在巷道原有壓力作用下的整個過程。推進工作之后，因為采場的推進工作，對回采空間產生影響，導致回采空間的增加。同時，礦山的壓力將會逐漸增大，彈力壓縮以及塑性破壞將會產生在煤壁的邊緣地帶，進而擴張直至縱深的過程。如果巷道內的內應力場推進工作已經處于塑性破壞情況時，在采場推進工作以及支撐壓力逐漸加大的作用下，承受壓力逐漸減少的過程[4]。第二，內應力場形成階段的整個過程。內應力場形成階段的整個過程會受到工作面長度的作用，到達裂斷破壞拱內上覆巖層斷裂的過程。通常情況下，將其分為三個發(fā)展過程，分別是，第一巖梁裂斷發(fā)展過程、第二巖梁裂斷發(fā)展過程、以及第三巖梁裂斷發(fā)展過程。在內應力場形成階段的整個過程中，由于受到礦山壓力影響，煤層可能會產生變形或是壓縮等問題，隨著每一次壓縮與變形都會有明顯增減，這是內應力場形成階段的整個過程的主要特點。

4.4 做好支護設計工作

在開展支護設計工作之前，需要對內應力場各環(huán)節(jié)的發(fā)展過程充分了解與研究。煤礦回采巷道支護設計工作，需要嚴格按照采場結構力學模型動態(tài)發(fā)展規(guī)律展開。采場結構力學模型動態(tài)發(fā)展規(guī)律的優(yōu)勢，是能夠有效處理好在不同環(huán)境以及空間條件下，內應力場的維護工作以及產生的一系列問題，還能夠在一定程度上展開支護設計工作。支護設計工作可以從對區(qū)域預測以及發(fā)展規(guī)律進行充分了解與研究、明確礦壓控制設計的基本內容、進一步完善支護設計理論三點展開，從而使支護工作有序展開。

5 結語

綜上所述，巷道礦山壓力控制與支護工作，會對煤礦回采工作產生直接影響。所以，相關工作人員需要認識到巷道礦山壓力控制與支護工作的重要性，不斷給出有效解決方案和措施，從而保證施工人員人身財產安全，推動我國煤礦行業(yè)更好發(fā)展。