浅析煤矿回采巷道矿山压力控制与支护

2022-09-11

煤矿回采巷道主要是为采煤工作面巷道直接服务, 主要是开掘两侧工作面的区段回风平巷以及区段运输平巷。在煤矿安全生产管理工作中, 回采工作面顶板及矿压管理工作发挥着极其重要的作用。近年来, 煤矿开采深度不断加大, 矿业作用也日益突出, 对于煤矿井下开采进度具有显著影响, 如果回采工作面的矿压显现, 极易导致工作面垮塌, 不利于矿井的安全顺利生产, 这样会大大增加煤矿顶板事故发生风险。为了确保煤矿的安全生产, 煤矿企业技术人员以及安全生产管理人员应准确掌握关于煤矿回采工作面矿压的显现规律, 做好顶板管理工作, 尽可能避免安全事故发生。

1. 关于煤矿回采工作面矿压变化规律

在前期进行煤矿开采阶段, 由于岩体的自重作用, 原岩应该处于一种静止状态, 然而在开掘巷道或者回采的过程中, 由于这种静态平衡受到破坏, 而重新分布应力状态, 如果重新形成的应力比煤层、岩体的极限强度大, 这样会在一定程度上破坏煤层以及岩体, 这种破坏作用可能一直会持续到应力再次恢复平衡状态为止。在这个过程中, 矿山压力 (也即是作用力) 势必会产生很多力学现象, 比如, 支架变形或者折断、压裂, 会导致媒体出现压松、片帮甚至会突然被抛出, 也有可能会使充填物沉缩, 或者岩层、地表移动、塌陷;围岩变形或者挤入巷道中, 会导致岩体冒落、离散或者移动。这些现象都在一定程度上影响回采工作面, 增加顶板管理以及支护设计难度, 很难确保顶板支护的稳定性及其强度, 影响煤矿开采工作的安全、顺利开展。

2. 完善煤矿回采巷道矿山压力控制的措施

2.1 选择合理的巷道发掘区域

在确定内应力场区域, 也即是指煤带宽度已经受到破坏的区域后, 应该尽量在内应力场和外应力场临界位置深入到巷道中, 发掘直接内应力场。假如无法兼顾回收, 那么发掘内应力场巷道的最佳手段是将留煤柱的宽度放大, 这样可以将护巷煤柱变形量及其承担的压力降低到最大限度, 从而提高护巷煤柱的安全性。当然, 也可以将内应力场巷道留煤柱宽度缩小, 这样可有效避免出现漏风等不良现象, 而且可以确保在安全、可靠状态下发掘内应力场巷道。

2.2 选择合理的发掘巷道时间

在煤矿回采巷道矿山压力控制工作中, 确定正确的发掘巷道时间显得尤为重要。回采阶段是控制巷道变形的重点环节, 在回采的过程中应该提前计算好推进的时间范围以及推进距离, 然后发掘内应力场巷道。在发掘内应力场巷道的过程中, 应在内应力维护以及发掘需求范围内合理控制业已滞后的时间以及距离。为了确保发掘巷道时间的准确性, 应该通过高精度的计算和考核获得。选择合理的发掘巷道时间和选择合适的发掘巷道区域一样重要, 都需要高度重视。

3. 做好煤矿回采巷道矿山压力支护工作

3.1 全面掌握煤矿回采巷道矿山压力发展过程

煤矿回采巷道矿山压力支护设计中, 最关键的影响因素主要包括巷道开掘时间、巷道维护、内应力场变形等, 因此, 关于支护设计可分为形成内应力场前阶段、形成内应力场阶段。 (1) 形成前阶段。主要指在推进工作面之前, 处于固有的巷道压力的约束、控制下。在推进工作面后, 由于不断推进采场会使回采空间增加, 这样也会不断增加矿山压力, 刚开始在煤壁的边缘产生弹性压缩以及塑性破坏, 然后再慢慢的向纵深方向扩张、发展。如果内应力场推进工作面完全处于塑性破坏的状态, 在采场推进、支撑压力的影响力, 承压压力也会不断减小。 (2) 形成内应力场阶段。在这个阶段中, 工作面的长度会对到达断裂破坏拱内一切上覆岩层断裂运动产生一定影响, 可以根据不同的影响作用分为第一、第二、第三岩梁裂断。在整个过程中, 由于矿山压力作用, 在内应力场区域的煤层极易出现压缩、变形的现象, 但是每次压缩、变形都会不断减轻。

3.2 巷道支护设计策略

在巷道支护设计过程中, 应将采场结构力学模型的动态发展规律作为基础理论, 这样的话可以将不同空间状况下内应力场的存在、维护产生的各种技术问题进行系统的处理, 同时也可以实现支护研究、设计的定量化。首先, 应探究、分析在采动支撑对方位岩层运动以及岩层破坏产生影响的状况下, 内应力场的影响区域以及岩层运动的矿山压力规律。同时, 应综合分析各种空间形势, 合理确定矿压控制设计基础。其次, 在确定矿山压力大小及其来源, 准确判别其对岩层破坏的影响, 进一步完善支护设计。

综上所述, 煤矿回采巷道矿山压力控制是煤矿安全生产管理工作中的重要内容, 在回采巷道设计过程中, 应选择合适的断面, 确定最佳的发掘巷道区域以及时间, 在不同的阶段设计合理的支护方案, 从而确保支护效果, 实现煤矿的安全生产。

摘要：煤矿回采巷道矿山压力控制在煤矿开采过程中扮演着极其重要的角色, 该项工作和应力分布条件、应力场的应力大小以及岩层运动等都有密切关系。其中, 重力应力场主要和岩层运动破坏以及顶板坍塌事故有着密切关联, 而岩层运动及破坏是实现应力条件的结果。为了确保煤矿的安全生产以及人们的人身安全, 提升煤矿开采的经济效益, 有必要做好煤矿回采巷道矿山压力控制措施, 设计科学、合理的巷道支护策略。

关键词：煤矿回采巷道,矿山压力,压力控制措施,支护策略