煤矿回采巷道变形破坏机理及加强其支护探索

张兆亮

【摘要】我国是一个煤炭开采和使用大国，在采煤工作的推进过程中如果发生煤矿回采巷道变形，不仅会对正常的采煤工作造成影响，甚至会造成重大的安全事故，煤矿开采工作造成巨大的负面影响。本文通过对煤矿回采巷道变形破坏机理的分析，探讨了回采巷道发生变形破坏的影响因素，并提出了加强支护的措施。

【关键词】煤矿回采巷道；变形破坏；支护

在煤矿开采工作中将为煤矿开采服务的巷道和为煤矿开采而形成的工作面称为煤矿回采巷道，煤矿回采巷道会影响着煤矿的开采、煤矿的运输、矿工通行、矿井通风。与此同时，煤矿开采人员的生命安全也会受到巷道形态是否完整的影响。如果煤矿回采巷道发生变形破坏，将会带来严重的后果。因此本文分析了煤矿回采巷道行破坏的特点以及煤矿回采巷道变形破坏的机理，提出了应该加强对煤矿回采巷道的支护，保障煤矿开采人员的生命安全，和煤矿开采工作的顺利进行。

一、煤矿回采巷道变形破坏的特点和表现

1.1煤矿回采巷道变形破坏的表现情况

煤矿回采巷道出现以下情况时则可以认为回采巷道发生了变形破坏：巷道支护的具体形状被改变、“工”字型钢梯支架出现变形情况；在压力的作用下巷道的支架折断或者变形；巷道断面的面积缩小[1]。

1.2煤矿回采巷道变形破坏的具体特点

煤矿回采巷道变形破坏主要有以下几个具体特点：①一般情况下，回采巷道应该位于相对稳定的单一煤层中，这是由于单一煤层的巷道的底部和顶部具有比较坚硬的板岩，能够保障巷道围岩的稳定性。在煤矿运输时和煤矿开采时能够保障回采巷道的稳定性，无需对回采巷道进行加固和维护。然而如果煤矿回采巷道所处的煤层具有相对复杂的矿井内部岩石成分，随着煤矿的运输和开采会导致巷道形态的变形。当回采巷道的变形达到一定程度时就必须对其进行维护和检修。②如果煤矿回采巷道的一侧已经出现了被采空的情况，也会增加煤矿巷道变形的几率。然而如果煤矿回采巷道的两侧均被开采，煤矿回采巷道反而能够保持较长时间的稳定。③如果巷道位于煤矿开采影响范围内，其发生变形的几率影响范围之外的巷道要大。

二、造成煤矿回采巷道变形破坏的机理

2.1回采巷道的變形破坏会受到围岩变形的影响

在煤矿巷道的挖掘施工之中，围岩应力会对巷道的变形破坏产生直接的影响。如果围岩的应力处于围岩的屈服极限范围之中，这种情况下巷道一般比较稳定，发生变形破坏的几率很小，也不需要采取支护手段。然而如果围岩的应力过大，甚至突破了围岩的屈服极限，围岩的弹性状态就会遭到破坏，转变成为塑性状态。这种情况下的围岩塑性范围被称为塑性区。在外力的作用下，处于塑性状态的威严容易出现威严塑性变形，也是导致煤矿，回采巷道发生变形的重要原因。即使巷道支护所承受到的阻力没有发生改变，巷道内围岩强度越大，巷道内塑性区域周围和半径内的位移情况就越小。此时的巷道如果是处于上分层或者见顶见底，则能够保持相对的稳定，如果巷道此时正处于松软的区域或断层带，而其稳定性就会遭到破坏，从而发生变形[2]。

2.2回采巷道的变形会受到重叠支撑压力的影响

如果煤矿回采巷道的一侧的煤体已经被采空，当煤炭开采面不断向前推移时，煤矿开采面产生的超强支撑力和采空区内部剩余的支撑力就会对煤矿回采巷道造成双重压力。在双重压力的作用下，尽管开采界面不断推移，煤矿采巷道受到的采空区残余压力也不容易出现位移，而超前支撑压力却会随着开采面不断的转移。

2.3煤矿回采巷道变形破坏受到巷道支护的影响

一般来说，如果看到内部处于单一分层，则具有相对完整的巷道内部，顶板和相对单一的岩层结构，即使受到煤矿运输和开采的影响，煤矿回采巷道发生变形的几率也很小。此时只需要使用木支架或者工字钢梯形支架可以完成对煤矿回采巷道的支护。然而如果煤矿回采巷道处于下风层回采巷道，其会受到为岩应力的作用和来自煤矿采动压力而导致的压力，在这种情况下支架固有的承压范围已经不能承受巷道中支架所承受的压力，不仅木支架在这种压力下会出现变形和折断，工字钢支架也会承受不了压力而出现变形。支架出现变形后其两腿便会挤出巷道的中间。由于支架变形或折断，工字钢支架和木支架的承压能力下降或者完全消失，造成巷道加强支护的滞后或者巷道棚距的拉大，从而引起煤炭回采巷道的变形破坏[3]。

三、加强煤矿回采巷道的支护，避免煤矿回采巷道的变形破坏

由于煤矿回采巷道一旦发生变形破坏就会对正常的采煤工作和运输工作造成严重的影响，甚至严重的威胁煤矿开采工作人员的生命安全，影响巷道的通风。因此必须加强煤矿回采巷道的支护，避免煤矿回采巷道的变形破坏。在回采巷道工作面推进的过程中，受到相邻采空区残余支承压力和采用压力的共同作用是难以避免的，这就需要充分发挥支护的作用[4]。在对煤矿回采巷道加强支护的过程中要注意以下几个问题。

3.1加强煤矿回采巷道支护的原则

加强煤矿回采巷道支护要遵循以下几个原则：第一，遵循便利、经济的原则，尽量选择实用性强、经济实惠的支架。第二，对煤矿回采巷道进行支护不能影响巷道的正常使用。第三，在加强煤矿回采巷道支护时不要影响巷道内原基本支架的受力状况。第四，尽量使围岩的自成能力提高，使塑性区围岩的强度增加。第五，要尽量使塑性区的扩展范围减少。

与此同时，要根据不同的支护形式不同的地质条件来选择合适的支护范围，当前我国大部分煤矿一般在工作面前方0至50米内的区域对回采巷道进行加强支护。

3.2加强煤矿回采巷道支护的机理

在支护方式的选择上要与现场的实际情况相结合，加强对煤矿回采巷道支护的机理在于对原有的作用体现进行改变。在无加强支护时煤矿回采巷道内的机制是“支架一围岩”作用体系，而进行加强支护之后，就在煤矿回采巷道内形成了一个“支架——加强层——围岩” 的综合作用体系。该体系能够增加加强支护，使围岩的外展和基本支架能够在基本支架的周围均匀地发生作用，从而对支架的受力状况进行改变。其次，还能够使围岩塑性区的扩展范围减小，对巷道的周边位移进行了遏制。同时该支护方式也不会影响煤矿回采巷道的正常使用，具有使用方便、经济效益好的优点，因此在煤矿回采巷道的加强支护工作中使用的比较广泛。

四、结 语

我国是一个采煤大国，也是用煤大国，煤炭的开采对于我国的经济发展和人民群众的生产生活有着直接的影响，然而由于煤矿回采巷道的变形破坏而导致的，经济损失甚至人员伤亡也屡见不鲜，严重影响了我国煤炭开采工作的正常进行。本文对于煤矿回采巷道的变形破坏机理进行了分析和探讨，希望能够引起有关部门对于煤矿回采巷道变形破坏的重视，选择合适的支护方式对其进行加强支护，加大对煤矿回采巷道支护的投入，通过研究煤矿回采巷道变形破坏机理的原因，找到科学、有效的加强支护方法，从而全面提高煤矿开采的劳动生产率，降低矿井的吨煤成本，有效的减少由于巷道变形破坏而造成的人员伤亡事故，实现我国煤矿的安全生产。

参考文献

[1] 边建忠.晋华宫矿12#煤层回采巷道布置及掘进时的支护[J]. 科技信息（学术研究）. 2011（15）

[2] 王铁力，许振良，刘鹤男.林盛矿313工作面回采巷道矿压的观测分析[J]. 矿业安全与环保. 2013（01）

[3] 文志杰，朱永鹏，刘崇凌.中厚煤层回采巷道变形机理及其力学模型建立[J]. 解放军理工大学学报（自然科学版）. 2011（06）

[4] 董陇军，赵国彦.未确知均值分级方法及在回采巷道围岩分类中的应用[J]. 解放军理工大学学报（自然科学版）. 2012（06）