解析煤矿回采巷道矿山压力控制与支护

李志杰

（1.河南理工大学，河南 焦作 454000；2.中国平煤神马集团，河南 平顶山 467000）

在煤矿回采巷道，所谓压力控制，指的是巷道顶端山体或者地面对巷道顶壁的作用力。对矿山压力的控制应该在充分考虑岩石运动的同时，还与回采巷道应力场应力强弱及其分布情况密切相关。

1 煤矿回采巷道矿山压力的类型

在煤矿回采巷道进行开掘与维护作业中，根据岩层运动遭受矿山压力来源、工作面相对推进的具体位置与时间，可将矿山压力回采巷道划分成以下模型。

（1）初始应力场中开掘与维护巷道。此种矿山压力类型是处于采动支撑压力作用范围之外的开掘与维护巷道，当处于这种压力来源时，按照初始应力场的特点可分成以下两个方面：一方面，由上覆岩层重力引起的单一重力作用下初始应力场；另一方面，源自重力与其它涉及到的结构应力而综合形成的初始应力场，其中包含有残余结构应力参与的应力场。

（2）处于采动压力支撑作用范围内应力场的开掘与维护巷道。在此种煤矿回采巷道采动进程中，岩层运动及破坏受到的重力作用直接关系着巷道的应力强弱。当由采动引起的破坏覆层中岩层运动中止时，此种情况下回采巷道的岩层应力改变极小。

（3）处于采动支撑作用范围内高应力场的开掘与维护巷道。这种回采巷道矿山压力模型因推进而引发的支撑压力将高度集中在开掘与维护巷道，应力来源就是采动作用范围内岩层整体重力支撑。

2 煤矿回采巷道矿山压力控制措施

2.1 科学地确定巷道开掘地点

在岩层运动已受到破坏的煤层开掘中，应该先要确定内应力场的影响范围，最大程度地将巷道开掘的内应力场推置到内外应力场临界点上，即内应力场的边界位置。在不进行回收的前提下，对内应力场中巷道进行开掘的最好方法为增加留煤柱的宽度值，这种方法的优势在于：可把护巷煤柱受到的压力以及变形量削减至最低限，当限度减少时，对应的安全系数就会增加；如果线缩小内应力场内的巷道留煤柱宽度，就应该防止巷道漏风等不良状况的出现，并且等到内应力场彻底稳定后方可开展巷道开掘作业。

2.2 合理设置巷道开掘时间

通过对煤矿回采巷道内应力场煤层带的应力与变形量的分析，在充分认识对应位置所体现关系的基础上，可以得出以下结论：这些作业的重要内容组成就是对巷道开掘时间加以严格确定。对巷道变形破坏进行控制的重点就是：在确保回采工作顺利进行的前提下，当开掘至特定距离以及事先计算并设定的时间内，再开掘内应力场中的巷道。在开掘进程中，应严格关注滞后时间域距离，使其能够达到回采巷道开掘与维护稳定、持续进行的目的。对巷道的开掘时间来讲，应要进行精确计算与考核，保持其正确、合理，开掘时间与开掘位置一样，是回采巷道开掘与维护的工作重点，在矿山压力控制中不容忽视的。

3 做好相应的支护设计工作

3.1 认清发展过程

支护设计的影响因素有巷道开掘与维护时间、 内应力场受力变形过程等内容。根据影响因素，将支护设计过程分成内应力场形成前阶段与形成阶段。

（1）形成前阶段的发展过程。其一是在工作面推进之前，在原有巷道压力作用影响下的发展过程； 其二是工作面推进后，由采场推进作用而引起的回采空间增加，矿山压力呈现递增状态，弹性压缩与塑性破坏自煤壁边沿起始，逐渐纵深扩张的过程；其三，当工作面推进到内应力场中完全处于塑性破坏状态时，在采场推进与支撑压力持续增加形势下，承压压力快速递减的发展过程。

（2）内应力场形成阶段。即工作面长度决定进入裂断破坏拱内所有上覆岩层裂断运动和发展的全过程，通常是第一岩梁裂断运动的发展过程、第二岩梁裂断运动的发展过程、第三岩梁裂断运动的发展过程。此阶段中，在矿山压力作用下，内应力场范围煤层会出现压缩变形现象，其显著特点就是每次压力和压缩变形都具有较为明显的增减过程。

3.2 开展支护设计

在充分认识内应力场各阶段发展过程的基础上，来选取针对性的支护设计方案。对煤矿回采巷道进行支护设计的关键通常是将采场结构力学模型的动态发展规律当成理论基础，其优势为能够系统地对不同空间条件下的内应力场开掘与维护所出现的技术难点加以处理，并对支护进行定量设计与研究。

（1）分析范围预测与发展规律。其工作内容就是处于采动支撑作用方位岩层运动及破坏形势下，对影响内应力场范围与岩层运动的矿山压力规律进行分析。

（2）确定矿压控制设计基础。要综合多种空间形势，对煤矿回采巷道矿山压力的来源、大小、裂断岩梁运动情况等内容加以研究，并且应结合重要动态发展理论“采场结构力学”，全面而系统地进行分析研究。

（3）完善巷道科学的支护设立理论内容。在认清压力大小、来源等信息的基础上，并要判定岩层破坏带给支护设计的影响，把原有的经验总结时期转换成当前科学化发展阶段。

4 结语

基于以上分析论述，在分析与研究煤矿回采巷道矿山压力与支护的基础上，找到矿压控制与设计的关键所在，为后续工作的开展提供强有力的理论支撑。在确定开掘位置、时间以及针对性的调查研究之后，就需要对内外应力场的分布规律继续拧综合而有效的预测，有利于采取合理对策对其进行控制，确保回采巷道开掘与维护的稳定性。

[1]李杨，李峰.巷道矿压显现规律及对巷道支护技术的理论指导[J].中国科技博览,2012(38)

[2]李冲，徐金海.综放工作面回采巷道锚杆支护解除机理与实践[J].煤炭学报，2011（12）