回采巷道压力控制及支护技术分析

李 佳

(山西煤炭运销集团 保安煤业有限公司 ， 山西 阳泉 045000)

巷道开掘后岩体的原岩应力状态被打破，受超前支承压力的影响，部分岩体的承载能力下降，此时如果不对暴露岩体进行有效控制，巷道极易发生结构性破坏，最终导致冒顶等事故。因此在矿井生产过程中，应当对巷道及工作面矿压分布规律进行深入研究，为优化巷道支护提供有力支承。此外，工作人员应当了解巷道变形规律，了解围岩运动与破坏之间的关系，保证巷道在正常服务年限内的稳定。

1 矿山压力形成机理及影响因素

1.1 矿压形成机理

原岩应力场作为一种非稳定应力场，三个主应力的大小和方向随着空间和时间的变化而变化，在巷道开挖前所受垂直应力基本等于上覆岩层的重量，但随着开采深度的增加，平均水平应力与铅直应力的比值不断减小。深入研究采场周围的原岩应力分布规律可以为合理选择巷道位置、优化支护参数、防治冲击地压等提供重要的支撑。

在巷道开挖过程中，原岩应力遭到破坏，导致其上覆岩层压力增大，而较大的压力会导致围岩的运动发生不同程度的变化。在矿井的开采过程中，应力会出现多次重新分布，顶板部分区域往往存在多个应力场相互叠加的情况，在生产过程中，若支护设计不科学，则会出现冒顶拱帮危险，采煤工作面前后方的支承压力变化情况见图1。

1.2 矿压影响因素

矿山压力的影响因素主要分为自然条件和开采条件两大类。一般来说稳定坚固的顶板对其下沉量及支柱承受压力造成的影响较小，破碎顶板的下沉量及其支柱承受压力都比较大。同等条件下煤层愈薄，支承压力峰值、集中系数愈大。

图1 采煤工作面前后方支承压力

目前，矿井机械化水平急速提升，而实际生产过程中经常会遇到不同类型的断层及破碎带，特殊地质构造的存在不仅会影响巷道周围的应力分布状态，而且还会对采掘作业的效率产生一定的影响。一般而言，工作面的推进速度越快，超前支承压力峰值点越高，且峰值点的距离距煤壁越近，矿压显现就愈强烈。所以要将巷道的掘进速度控制在合理的范围内，从而降低矿压显现的影响。

为有效控制巷道开挖后顶板的下沉，必须对开挖区域的顶帮进行及时、有效的支护，合理的支护结构能够有效适应围岩的初期变形，将整个巷道的变形量控制在合理的范围内，从而充分调动顶板“大结构”单元的承载能力。

2 矿压控制及支护策略

为进一步提高日常生产过程中支护结构的科学性、合理性，在巷道支护参数选择的过程中需遵循如下基本流程：合理选择巷道位置—分析预判待开掘区域矿压分布特征—设计确定支护参数—合理安排施工时间。

2.1 合理选择巷道位置

部署巷道时要尽量避开断层、陷落柱等大的地质构造带，相邻工作面巷道在掘进的过程中，要合理选择煤柱宽度，将待开掘巷道布置在应力降低区内。同时要积极推广使用沿空掘巷、沿空留巷等新型工艺，以保证工作面在提高区段煤柱回收效率的同时最大限度地降低巷道维护成本。除此之外，沿空留巷等工艺还可有效改善工作面的通风条件，从根本上解决上隅角瓦斯积聚的技术难题。

2.2 分析预判待开掘区域的矿压分布特征

在进行矿井巷道的支护工作时，应当明确巷道周围压力的传递过程。随着采掘工作的不断推进，邻近岩层的原岩应力被破坏，周围岩体的承载能力也不断降低，此时周围岩体的压力便会向深部转移，在掘进巷道前方依次会出现应力降低区、应力增高区、原岩应力区三个区域，侧向支承压力的分区也与此类似，从岩石的破坏形态划分，应力降低区的岩石多为塑性破坏、应力增高区的岩体则以弹性变形为主。

在应力场的形成过程中，由于矿压的存在会导致煤层出现不同程度的变形，而每次的变形都会导致围岩应力场的重新分布，所以在巷道开掘前应采用公式计算、数值模拟、经验类比等多种手段精准地估测超前支承压力的峰值强度、影响范围。

2.3 设计确定支护参数

结合矿井实际生产过程中的不同力学结构模型及其变化情况可以有效解决不同应力环境下的巷道支护及维护问题，所以在进行巷道支护时应当充分了解巷道的地质结构及应力分布规律，严格依照相应的力学结构模型进行巷道支护方案的设计，并在实际运用的过程中对相关理论进行不断完善，从而有效推进后续工作的开展。

2.4 合理安排施工时间

合理设置巷道的开挖时间将直接影响矿山压力的控制效果。巷道掘进过程中应保证具有足够的安全距离进行巷道的维护，同时，精准计算生产所需的时间，以保证后续相关巷道掘进工作的安全性。

3 结 语

矿山压力的控制及支护，特别是在回采巷道中的应用对于整个矿井生产效率的提升具有极其重要的意义。而矿井实际生产环境较为复杂，应当在支护过程中充分考虑矿井实际情况，结合围岩破坏规律提出对应的支护方案，实现整个矿井的安全支护及生产。同时，相关工作人员也应当提升个人安全意识，不断改进支护方案，最终推动整个矿井支护作业发展。