李玉强：浅谈矿井深部巷道支护技术研究 |
| 2012-11-30 11:14 作者：李玉强 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月30日文】据《科技与生活》杂志2012年第17期刊文，本文通过对矿井深部巷道支护的研究分析，得出深井巷道矿压的控制应该着重考虑巷道的优化布置和改善巷道的支护形式，选择适当的巷道位置和巷道保护方法是深井巷道矿压控制的基本要求和原则，合理的巷道支护是深井巷道矿压控制的根本保证。
1深部开采支护技术
围岩状态是巷道矿压控制的基础。由于开采深度大，深井巷道围岩普遍处于破裂状态，这与中浅部开采有所不同。并且，现有支护不可能改变深井巷道围岩的破裂状态。因此，深部开采巷道矿压控制原则的确定和控制措施的采用都应建立在围岩破裂状态的基础上。
在实践中，由于支护不及时以及支护时支架通常不能与围岩密切接触，只有在巷道产生较大变形后支护才起作用。而此时围岩无疑己经破裂。事实上，深井巷道一开掘时围岩就处于破裂状态，产生了破裂区。与中浅部开采不完全相同，深部开采面对的必然是开巷后围岩处于破裂（残余强度）状态。这就是深井巷道矿压控制的基础。
2深井巷道矿压控制的总体原则
深井巷道矿压控制总的原则是：采取一切可能的措施，减小巷道围岩的破裂范围。这是由深井巷道围岩状态的特点决定的。
选择适当的巷道位置和巷道保护方法是深井巷道矿压控制的基本要求和原则，合理的巷道支护是深井巷道矿压控制的根本保证。通常，岩层卸压和单纯的岩层加固（支护如锚喷支护、锚注支护等也具有加固围岩的作用）作为深井巷道矿压控制的辅助措施。然而，在围岩条件相当差的情况下，岩层加固是必须的。在岩层压力（开采深度）很大的情况下，岩层卸压是必须的。有时，岩层卸压和岩层加固都是必要的。
深井巷道矿压控制的难点依然是采准巷道，特别是不得不布置在煤层中的回采巷道，在深部开采条件下当受到数倍于原岩应力的支承压力作用时将变得很难维护。改善煤层平巷维护条件应采取多方面的措施，最根本的措施是改变开采体系，即改后退式回采为前进式回采。
目前，我国普通采用后退式采煤法，在深部开采中也不例外。由于区段平巷在工作面回采前一次掘出，在深部开采条件下掘巷时就会产生较大变形，受采煤工作面超前支承压力的影响，巷道维护状况将进一步恶化，产生严重变形甚至破坏，结果不得不翻修。
采用前进式采煤体系时，区段平巷随采随掘，不仅维护时间短，而且不受工作面前方移动支承压力的影响，对深部开采的煤层平巷维护比较有利。原西德的研究表明，前进式采煤法的巷道变形量比后退式采煤法小得多。在开采深度为1600m的情况下，提前掘进（后退式采煤法）的工作面巷道受一侧采动影响后，其顶底板相对移近量高达巷道原始高度的89％。而随工作面开采同时掘进(前进式采煤法)的巷道顶底板相对移近量仅46％。若用建筑材料充填则可以降低到35％。开采深度越大，前进式采煤体系的优点越突出。
目前，不少采煤国采用前进式采煤法的比重都比较大，如英国达80％，德国为60％，波兰占40％，法国为50％。从深部开采的煤层巷道维护问题出发，我国也应推行前进式采煤体系。国外的实践表明，通过采取适当的技术措施，前进式采煤法的通风安全问题是可以解决的。
然而，需要指出的是，由于前进式采煤法必然要与沿空留巷相结合，而在厚煤层中沿空留巷通常比较困难，特别是在深部开采的条件下，因此前进式采煤法应首先在薄煤层和厚度较小的中厚煤层中推广应用。
3深井巷道布置原则
同中浅部开采一样，深部开采的巷道也应布置在:
①开采形成的应力降低区。
②强度高、整体性好的稳定岩层中。
就巷道位置而言。不外乎巷道的埋藏深度、巷道与采场(采空区)或其它巷道的相对位置以及巷道所处的岩层层位。开采深度是不可选择的，因而从这种意义上说，巷道埋藏深度也不可选择。然而，巷道与采空区的相对位置和巷道的岩层层位通常有较大的选择余地。
岩石力学性质是影响深井巷道矿山压力的一个主要方面。好的围岩条件能在一定程度上甚至大大削弱开采深度和采动对深井巷道围岩稳定性的影响，因为巷道围岩稳定性取决于围岩应力与围岩强度相互作用的结果。即围岩状态或围岩破裂范围。煤矿开采的实践也表明，若巷道围岩为厚层砂岩或整体性好的石灰岩，即使开采深度超过1000m，巷道变形量也很小，用一般支护方法也能成功地维护。相反，若巷道围岩为节理裂隙发育、强度低的松散软弱岩层，即使开采深度仅300m～400m，巷道变形量也很大，常规支护方法己很难维护。因此，可以认为，在深部开采条件下，岩性对巷道围岩稳定性的影响比中、浅部开采突出。
此外，由于以下多方面的原因，使得深部开采的巷道底臌问题比较突出。这些原因主要是：
①深部开采压力大。
②巷道形状及对底板无支护，不利于控制底膨。
③水对底板岩层的软化作用，如欲用锚杆控制底臌，而在施工过程中将水导入底板岩层，结果适得其反。
④施工过程中底板岩层遭到破坏（如底板超挖、履带式装载机反复碾压底板等）。
巷道布置在开采形成的应力降低区内，不仅可以免受采动的影响，而且，由于应力降低区内的应力低于原岩应力，因此还可以在一定程度上减小开采深度的影响。
众所周知，开采将在采场（采空区）四周形成支承压力，并向底板岩层中传播。在煤层（煤柱下方的）底板岩层中形成应力升高区。通常，开采形成的支承压力是原岩应力的数倍。甚至十倍以工，与采动状况（一侧采动还是两侧采动）、距离煤壁（煤柱）边缘的距离和与采空区的相对位置等因素有关。显然，开采的影响等价于开采深度的成倍增加，从而使巷道所处的应力成倍增大。在很大程度工可以说，采动对深井巷道维护的影响远远超过开采深度的影响。不过，开采深度不能选择，而通过适当地确定巷道位置，可以避免或减小开采形成的支承压力的影响。这就是将巷道布置在开采形成的应力降低区。
4结语
深部巷道支护是一个复杂的过程，也是矿山防治研究的难点之一。本文采用理论分析方法，以深部巷道支护理及矿压的控制为主要研究内容，阐述了深部巷道矿压控制和深部巷道支护技术。
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