煤矿巷道矿山压力控制与支护分析研究

付全伟 菅庆伟

摘 要：煤矿在开采的过程中，一定程度上会对地层结构造成破坏以及影响，并且其中存在较大的安全隐患，煤矿在开采的过程中，一定程度上会对地层结构造成破坏以及影响，并且其中存在较大的安全隐患，由此，为了能够使煤矿在开采的过程中，保障开采人员的生命财产安全，提升煤矿企业的经济效益，充分确保开采安全问题，从而促进煤矿产业的发展。

关键词：煤矿巷道;矿山压力控制;矿山压力支护

1  引言

随着国家的快速发展，国民生活水平的不断提高，人们的生产生活对煤炭的需求量正在逐年增加。但是在煤矿回采工作中，由于地质水文条件以及煤炭企业本身存在的高危风险，如果操作不当，将会造成严重的人员伤亡以及财产损失问题。因此，在进行煤矿开采的过程中，需对回采巷道矿山压力控制以及岩层运动和应力场应力大小与应力分布条件，这四者之间存在的内在联系进行充分了解，对煤矿开采活动进行有针对性的组织开展。另外，施工人员还需要对顶板坍塌事件以及岩层运动破坏之间的关系进行充分了解并论证，应力出现的问题主要就是由于岩层运动和破坏形成的。所以，如何做好巷道矿山压力控制与支护工作，保证工作安全，显得尤为重要。

2  煤矿回采巷道矿山压力控制重要性

煤礦回采巷道矿山压力指的是，回采巷道上方岩土体对其产生的作用力。矿山压力产生的原理则是，在对巷道进行挖 掘或者进行开采煤矿过程中，一般深处于地下作业，因而巷道上方则会产生较大的作用力，其作用于巷道内壁以及巷道顶端。并且这种作用力相对来说，压力较大，还会因巷道外壁围岩的运动而产生一定的变化[1]。地下岩层环境多变，并且还会 造成大范围的应力场，煤矿进行回采过程中，应力也会随之发生变化并重新分布，同巷道顶部之间的压力相互作用，相互制衡。由于矿井作业环境较为复杂，在煤矿回采过程中，如若支撑煤矿回采巷道的墙壁出现裂缝，就会对整个巷道造成影响，甚至出现塌方的现象。一旦发生坍塌，不仅会对巷道内部产生阻塞现象，还会对煤矿生产经营活动造成影响，甚至对煤矿开采人员的人身安全造成威胁。除此之外，在对巷道内部进行压力控制过程中，如果没有对作用力的变化规律进行充分考虑，就会导致压力控制不合理，还会对煤矿回采巷道经营活动造成影响。由此可见，对煤矿回采巷道矿山开采及支护分析的必要性。

3 煤矿回采矿山压力控制的分类

3.1 原始应力场

井下未开采前，岩体处于天然产状条件下存在原始应力场，受此环境的影响，一般情况而言，在对巷道选择时，需要避开原始应力场。与此同时，原始应力场还会对井下巷道产生作 用力进而制造压力，这种压力可以分为两种，根据其特征不同，第一种压力产生的主要原因，就是井下巷道选择在地表下岩石层，使得巷道受到岩石层的重力，因而产生应力场。第二种压力产生的原因，就是井下巷道受到环境因素的影响[2]。井下巷道在开掘过程中，巷道随遇地质构造和煤层赋存情况会不断发生变化，不仅承受岩石层重力影响，还需要承受自身作用力，井下巷道将会进一步制造出应力环境场。

3.2 机械开采动作

通常情况下，井下机械化作业过程中，需要深入到岩层或煤层之中，进而采矿。但是机械在作业时，经常会触碰到想不到的岩石，即遇地质构造，这种情况的产生就会导致岩石层的变化。井下巷道内部的应力与岩石成分之间有极大联系，他们会使井下巷道中的应力环境产生变化。与此同时，井下工作面回采期间巷道中应力环境的变化会随着开采作业的进度发生改变。

3.3 支撑部件

通常情况下，为使井下作业时，周围环境能够一直保持稳定状态，经常会采用支撑部件，支撑部件可以对井下巷道内部的空间给予支撑。但因为井下巷道内部的岩石层自身存在一定的重力影响，会导致在井下巷道壁内的相互作用力过高，进而出现围岩应力过大情况发生。如果支撑面积增加，围岩压力也会随之增加。

4  煤矿回采巷道矿山压力控制与支护工作的有效策略

4.1 合理选择巷道地区

如果煤带宽度区域之内已经受到破坏，通俗是指在内应力场地区已经明确的基础上，需要保证深入挖掘巷道内应力场的临界位置时，能够直接进入到内应力场内。一旦不能做好回收工作，那么可以采用放大留煤柱宽度的方式，此种方式是挖掘内应力场巷道的最佳办法。与此同时，采用放大留煤柱宽度的方式，还可以使护巷煤柱承受的压力以及变形量降到最低，从而使作业过程中的安全问题得到有效保障。而缩小巷道留煤柱宽度方式，可以有效避免漏风等问题产生，并且能够在保证安全的前提下，充分挖掘巷道中的内应力场。

4.2  合理安排开掘时间

合理安排开掘巷道时间，对煤矿回采巷道矿山压力控制将会产生直接影响。在开掘过程中还要对巷道变形进行有效控制，控制的主要内容是保证在煤矿回采时，需要合理安排时间并且保持一定距离，接着再开掘巷道内的内应力场。在巷道 发掘过程中，需要控制好时间与安全距离，使其满足内应力场的开掘和维护工作，这是必须满足的一项条件。结合发掘巷道的实际情况以及消耗时间，需要展开仔细的计算与论证，从而保证时间的精确性。合理安排开掘巷道时间与合理选择巷道 地区，对煤矿回采巷道矿山压力控制都会产生重要作用，所以要给予一定重视，同时做好相应工作，从而使煤矿回采巷道矿山压力控制得到有效保障。

4.3  明确压力过程

煤矿回采巷道矿山支护工作时，需要明确煤矿回采巷道矿山压力发展过程。内应力场的维护、变形以及巷道开掘时间都会对支护设计产生直接影响。所以，支护设计需要划分出两个阶段，分别是内应力场形成前阶段以及内应力场形成阶段。第一，内应力场形成前阶段的整个过程。推进工作之前，在巷道原有压力作用下的整个过程。推进工作之后，因为采场的推进工作，对回采空间产生影响，导致回采空间的增加。同时，矿山的压力将会逐渐增大，弹力压缩以及塑性破坏将会产生在煤壁的边缘地带，进而扩张直至纵深的过程。如果巷道内的内应力场推进工作已经处于塑性破坏情况时，在采场推进工作以及支撑压力逐渐加大的作用下，承受压力逐渐减少的过程。第二，内应力场形成阶段的整个过程。内应力场形成阶段的整个过程会受到工作面长度的作用，到达裂断破坏拱内上覆岩层断裂的过程。通常情况下，将其分为三个发展过程，分别是，第一岩梁裂断发展过程、第二岩梁裂断发展过程、以及第三岩梁裂断发展过程。在内应力场形成阶段的整个过程中，由于受到矿山压力影响，煤层可能会产生变形或是压缩等问题，随着每一次压缩与变形都会有明显增减，这是内应力场形成阶段的整个过程的主要特点。

4.4  做好支护设计工作

在开展支护设计工作之前，需要对内应力场各环节的发展过程充分了解与研究。煤矿回采巷道支护设计工作，需要严格按照采场结构力学模型动态发展规律展开。采场结构力学模型动态发展规律的优势，是能够有效处理好在不同环境以及空间条件下，内应力场的维护工作以及产生的一系列问题，还能够在一定程度上展开支护设计工作。支护设计工作可以从对区域预测以及发展规律进行充分了解与研究、明确矿压控制设计的基本内容、进一步完善支护设计理论三点展开，从而使支护工作有序展开。

5  结语

综上所述，巷道矿山压力控制与支护工作，会对煤矿回采工作产生直接影响。所以，相关工作人员需要认识到巷道矿山压力控制与支护工作的重要性，不断给出有效解决方案和措施，从而保证施工人员人身财产安全，推动我国煤矿行业更好发展。

参考文献：

[1]郭颜军.煤矿回采巷道压力控制与支护选型优化设计及对策分析[J].内蒙古煤炭经济，2017（19）：108-110.

[2]高林.论述煤矿回采巷道矿山压力控制与支护[J].山东工业技术， 2017（12）：75.

作者简介：

付全伟（1977.3-）男，大专学历，现任小港煤矿机电科科长