導(dǎo)語：關(guān)于煤礦開采的控制分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1煤礦深部開采巷道圍巖

圍巖是指巷道或者隧道周圍特定的范圍內(nèi),影響洞身穩(wěn)定的巖(土)體。在煤礦深部開采中,巷道圍巖存在著一些特點(diǎn):⑴巖體強(qiáng)度會隨之逐漸減小:當(dāng)在煤礦深部掘出巷道之后,巖體強(qiáng)度將受到影響而逐漸減小,使巖石發(fā)生軟化現(xiàn)象,增加了圍巖的破碎程度;同時(shí)煤礦深部的巖石已經(jīng)承受強(qiáng)壓力、高溫等現(xiàn)象很長時(shí)間,巖石便會發(fā)生強(qiáng)烈的裂隙現(xiàn)象;煤礦開采會使巷道圍巖產(chǎn)生一定的卸壓狀況,進(jìn)而產(chǎn)生多且細(xì)小的裂隙,造成巖體破碎狀況,使其由硬變軟;⑵巷道會隨著開采的范圍逐漸松動擴(kuò)大:煤礦深部開采,會使巷道圍巖逐漸軟化,巖層呈現(xiàn)破碎形狀,伴隨著開采的逐漸深入,巖石破碎的范圍會隨之增大,并且松動時(shí)間會增長。

2煤礦深部開采巷道的圍巖控制策略

2.1通過改變圍巖的力學(xué)性能來控制

煤礦深部開采時(shí)圍巖一般出于埋深較大的地方,在它水平及垂直方向會產(chǎn)生較高的應(yīng)力,此應(yīng)力將對圍巖產(chǎn)生巨大的影響,只有采取注漿加固的策略,才能穩(wěn)定圍巖,增加圍巖的承受能力。而將加固巖體與錨桿連接成一個(gè)整體,就能增強(qiáng)圍巖內(nèi)的錨桿產(chǎn)生的錨固力,以防在發(fā)生變力使也不會出現(xiàn)狀況。

2.2通過強(qiáng)化圍巖約束力來控制

強(qiáng)化支護(hù)體強(qiáng)度,可以避免發(fā)生危巖,而一旦發(fā)生危巖,支護(hù)體也會阻止危巖擴(kuò)大或蔓延。增強(qiáng)約束力的支護(hù)方法是,可在巷道圍巖下用強(qiáng)度很高的錨桿和鐵網(wǎng)、錨索和梁四者聯(lián)合支護(hù),對圍巖力學(xué)的性能進(jìn)行改善,從而增強(qiáng)了圍巖的約束力,限制了破碎區(qū)縱深發(fā)展的趨勢。

2.3通過合理地規(guī)劃巷道開采來控制

煤礦深部開采的巷道則要合理地進(jìn)行規(guī)劃布置,一般設(shè)計(jì)在有較強(qiáng)穩(wěn)定性的巖層內(nèi),并且巷道的方向必須保持與圍巖破碎區(qū)最大主應(yīng)力相一致;盡量避開上部開采之后遺留的煤柱對巷道的影響,因此可先進(jìn)行上部煤層開采或者跨巷的回采等策略;可把巷道布置于采空區(qū)下,避免開采時(shí)引起支承壓力發(fā)生的劇烈作用;而且巷道應(yīng)與煤柱邊沿間隔一定的距離,以防止兩條相近巷道會產(chǎn)生影響等等措施來進(jìn)行控制。

2.4通過降低圍巖承受的壓力來控制

降低圍巖承受的壓力,也就是將巷道和附近承受的載荷力轉(zhuǎn)移到離巷道較遠(yuǎn)的地區(qū),達(dá)到降低巷道承受的圍巖應(yīng)力的目的。而采取的巷道卸壓技術(shù),則能對承受的壓力進(jìn)行減少,主要采取的策略是打卸壓孔(松動爆破),卸載圍巖承受的壓力。一般采用的卸壓方式有:深孔爆破是依據(jù)圍巖力學(xué)而成,將集卸載和加固相結(jié)合,是一種較理想的卸壓方式;而巷幫卸壓則需要以巷道兩幫為基石,在其兩幫各自打造一個(gè)卸壓孔進(jìn)行卸壓;工作面進(jìn)行卸壓:通過迎頭瓦斯排放孔人工制作一條高壓的水射流形狀的割縫,并且在鉆孔兩側(cè)開鑿一條較深的呈扁平形狀的縫槽,對鉆孔附近煤體進(jìn)行局部卸壓,以達(dá)到將迎頭頂板壓力卸掉的目的。

3煤礦深部巷道支護(hù)的具體技術(shù)

綜合現(xiàn)在巷道支護(hù)的方式,常用的有錨桿支護(hù)、錨索支護(hù)、棚子支護(hù)、聯(lián)合支護(hù)等,針對煤礦深部巷道情況,采取的支護(hù)技術(shù)有:

3.1高阻讓壓形式的錨桿支護(hù)

煤礦深部出現(xiàn)較大壓力,并且發(fā)生變形是常見現(xiàn)象,而將樹脂藥卷充分利用在支護(hù)桿上,對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)募娱L錨固和大伸長的量、高阻力的具有抗破斷錨能力的桿,使高阻讓壓的支護(hù)得以實(shí)現(xiàn)。為圍巖提供大量的支護(hù)阻力的是高阻即錨桿,支護(hù)阻力能讓塑性區(qū)的發(fā)展得到控制,同時(shí)使塑性區(qū)的流變速度降低,因此,支護(hù)阻力提高能明顯減小圍巖的變形。錨桿支護(hù)中一定會用到錨桿,而錨桿的構(gòu)造是比較復(fù)雜的(見圖1),需要精確的計(jì)算和合理的搭配,才能支撐過重的壓力。錨桿的構(gòu)造圖中,1代表建筑物,2代表腰梁,4代表墊板,5代表臺座,6代表托架,7代表套管,8是錨固體,9代表鋼拉桿,10代表錨固體直徑R,11代表拉桿直徑R1,12代表非錨固段長L1,有效錨固段長L2,錨桿全長L。頂板支護(hù)指的是頂板支護(hù)適用于煤礦深部開采,由于巷道頂板存在穩(wěn)定性差的特點(diǎn),避免其出現(xiàn)頂板離層,最好是用樹脂藥卷實(shí)行加長的錨固和高強(qiáng)度類型的錨桿支護(hù)形式,讓頂板的穩(wěn)定性更強(qiáng)。同時(shí)頂板支護(hù)后,能增加頂板巖層自身強(qiáng)度、剛度,故避免了頂板下沉量太重的情況發(fā)生,使巷道頂板整體的安全指數(shù)不斷上升。同時(shí),也可將能承載較高預(yù)應(yīng)力的錨索,與下部錨固的頂板相連,并穩(wěn)穩(wěn)固定在上部的巖層內(nèi),以達(dá)到增加頂板安全性及可靠性的目的,最終完成頂板支護(hù)。兩幫支護(hù)指的是在支護(hù)過程中只用樹脂藥卷,對錨固進(jìn)行加長,并使用高強(qiáng)度類型的錨桿支護(hù)著兩幫,此種方式產(chǎn)生的支護(hù)阻力比較大,能控制兩幫破碎區(qū)區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展,也使塑性區(qū)流變速度降低,并且當(dāng)兩幫出現(xiàn)較大變形時(shí),該支護(hù)也能適應(yīng)[1]。

3.2超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)

煤礦深部開發(fā)中,存在復(fù)合頂板、巷道的埋深大、圍巖的強(qiáng)度小的特點(diǎn),在掘進(jìn)后和錨桿支護(hù)前,頂板就已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的離層和下沉,快速衰減了頂板的承載能力,使巷道維護(hù)的難度增加,只有結(jié)合瓦斯的抽放,在掘進(jìn)迎頭的前方煤層內(nèi)布置鉆孔,在抽放瓦斯的同時(shí),也將掘進(jìn)而出現(xiàn)的支承應(yīng)力的峰值轉(zhuǎn)移到深部,降低了巷道的迎頭應(yīng)力,減少了無支護(hù)的空間頂板發(fā)生離層和下沉的機(jī)率。巷道迎頭的超前鉆孔的布置[2]。巷道迎頭進(jìn)行鉆孔后,應(yīng)力峰值的位置便會隨著鉆孔長度的增加而明顯地轉(zhuǎn)移至深部,鉆孔的長度大于12m后,峰值位置與巷道表面之間的距離就會減小,確定鉆孔的長度10m,并且每掘進(jìn)5m,便鉆1次孔。

3.3兩幫與底角的加固技術(shù)

如果工作面的兩巷設(shè)計(jì)成梯形巷道,其注漿孔的平面布置圖如圖3,煤礦深部的兩幫是強(qiáng)度相對較小的煤層,底角也是這樣,對煤礦深部進(jìn)行掘巷之后,圍巖一般是從兩幫、底角進(jìn)行破碎,并且逐步蔓延。因此,對于煤礦的兩幫、底角處需進(jìn)行一定的注漿加固技術(shù),而注漿孔的平面布置必須合理,并且間隔必須均勻,如圖2所示。一般采取錨桿支護(hù),是為了防止破碎區(qū)不斷擴(kuò)大;對圍巖的兩幫、底板進(jìn)行加固,主要使用的材料是高水速凝性質(zhì)的,此種材料能大大提高錨固力,防止兩幫不穩(wěn)定而發(fā)生移動[3]。綜上所述,煤礦深部開采具有其他開采所不具備的特點(diǎn),針對這些特點(diǎn)要進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)加固技術(shù),不然將會影響到煤礦的進(jìn)一步發(fā)展。而對于深部開采中圍巖的控制,已經(jīng)成為降低安全隱患,提高煤炭的開發(fā)率的重要前提。

本文作者：趙先祥工作單位：貴州省盤縣安監(jiān)局羊場安監(jiān)站