煤矿回采巷道矿山压力控制与支护探析

【摘 要】文章提出了回采巷道矿山压力控制的理论和模型，接着确定了回采巷道侧煤柱支护参数，最后文章还分析了巷道矿山压力控制和支护选型设计，提出了相应的煤矿顶板控制策略。希望通过这样的探讨分析能够引起人们对这一问题的进一步关注，能够对煤矿回采巷道矿山压力控制与支护的实际工作发挥指导作用。

【关键词】煤矿；回采巷道；矿山压力；支护技术；压力控制

一、引言

在煤矿开采过程中，煤矿回采巷道矿山压力控制与岩层运动、应力场应力大小、应力分布条件等有着紧密的联系。其中，顶板坍塌事故、岩层运动破坏与重力应力场密切相联，应力条件的实现都是岩层运动和破坏的结果。为了保证煤矿生产的安全，保证人们的生命安全，提高煤矿开采的效益，探讨分析煤矿回采巷道矿山压力控制的相关问题，并提出相应的压力控制与巷道支护策略无疑具有重要的现实意义。

二、回采巷道矿山压力控制的理论和模型

在回采巷道开掘和维护的过程中，促使围岩运动破坏的矿山压力来源及其相对推进的位置和时间可以分为三种类型，

1、采动支承压力压力影响范围之外，也就是在原始应力场中开掘和维护的巷道。从原始应力场的的特征来看，该压力的来源可能有两种情况，一种是来源于上覆岩层的重力，它是单一重力作用的原始应力场；另一种是来源于重力和残余构造应力的综合作用，存在残余构造应力的原始应力场。

2、在采动支承压力分布范围的内应力场中开掘和维护巷道。在这个范围之内，巷道围岩应力大小由岩层重力所决定的。在实际工作中，如果岩层运动完全停止，那么该范围内的应力便会变得非常小。

3、在采动支承压力分布中高应力区中开掘和维护的巷道。在这种情况下，围岩的应力来源于围岩整体重力。

三、回采巷道侧煤柱支护参数的确定

为了更好的采取支护策略，保证煤矿开采的顺利进行，首先有必要确定回采巷道侧煤柱支护参数，具体步骤如下。

1、在下位岩梁单独运动时，关系方程―位态方程如下：Psp1=（A1+D1）―C（S1-SA）2

2、当多岩梁同时运动的时候，总态方程的表达式为：Psp=（A+Dn）―（S1-SA）2

3、当老顶全部岩梁裂断运动的时候，运用重力平衡力矩平衡位态方程推算，得出内应力场煤层最大压缩量的近似值分别为：

四、巷道矿山压力控制和支护选型设计

对于内应力场开掘和维护巷道控制矿山压力来说，其关键的内容包括以下三个方面。

1、在内应力场范围已经确定，也就是破坏的煤带宽度的基础上，要尽量将巷道开掘的内应力场伸入到边界，即内外应力场的分界线处。在施工实践中，如果不考虑回收率，在内应力场开挖巷道，为了尽量降低煤柱上的压力，减少相应的变形量，有必要将煤柱宽度留大一些为好。如果在内应力场完全稳定之后开掘巷道，只要在内应力场范围之内，巷道煤柱的宽度可以留小一点，但是要保证不出现漏风等情况。

2、正确确定巷道开掘的时间。在施工中需要注意的是，在进行内应力场开掘的时候，要保证回采工作面推进到一段距离，并经过一段时间之后再进行。并且需要保证这段距离和时间能够实现开掘和巷道维护的目的，要严格控制和把握好这段时间和距离。这一点必须高度重视，它是整个开掘工作的重点，也是控制巷道变形破坏的关键。

3、根据选定的巷道开掘维护时间及内应力场受力变形发展过程正确的进行支护设计。

随着采掘工作的推进，两侧便会出现内应力场的范围，煤层承受的压力会发生相应的变化，压缩变形也出现变化。该发展和变化过程包括两个方面。

第一、内应力场形成前的发展阶段。具体包括以下几个步骤：在工作面推进开始之前，处于原巷道压力作用下的发展过程；工作面推进开始之后，伴随着采场的推进和回采空间的扩大，压力逐渐增大；当工作面推进至内应力场范围之内，煤层全部进入塑性破坏状态之后，伴随着采场的推进支承压力的增加，承压的压力迅速递减。

第二、内应力场的形成和发展阶段。包括上覆岩层裂断运动和发展的全过程。包括第一岩梁、第二岩梁、第三岩梁裂断运动的发展过程。在内应力场开掘、维护巷道、控制矿压以及顶板控制设计的时候，应该针对不同的开掘和维护时间方案进行。

对于超前回采工作面来说，它将经历回采工作面推进内应力场形成和发展的全过程。在整个内应力场维护和巷道开掘过程中，为了保证稳定，最为关键的内容是恰当选定巷道开掘时间，切实保证所有的巷道在在开掘和维护期间内，都能够处于稳定的内应力场中。不管巷道掘进到什么位置，内应力场范围煤层承受的压力已经完全实现向老塘和外应力场转移，煤层的压缩已经基本停止，

五、结束语

在煤矿回采巷道支护的研究和发展方面，它是以“采场结构力学模型”的动态发展规律为核心，该模型推动了控制与支护选型计算理论体系的建设，系统的解决了在不同时空条件下，内应力场开掘和维护巷道支护科学定量设计研究。第一、完成了上覆岩层运动决定的内应力场范围的预测，并发现了压力随着裂断岩运动发展的规律；第二、全面的分析了不同条件下巷道压力的来源、大小及其与裂断岩梁运动的关系，建立了相关的模型，为巷道压力的控制奠定了基础。第三、建立了锚网巷道支护设计理论体系，为科学进行压力控制和巷道支护做好了理论上的准备。今后在实际工作中需要根据具体情况采取相应的压力控制和巷道支护策略，保证煤矿开采的顺利进行，保障作业的安全，提高整个煤矿开采的综合效益。