張國(guó)輝

（山西呂梁離石金暉榮泰煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 033000）

1 引言

煤礦在開(kāi)采的過(guò)程中，一定程度上會(huì)對(duì)地層結(jié)構(gòu)造成破壞以及影響，并且其中存在較大的安全隱患，因此，在進(jìn)行煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，需對(duì)回采巷道礦山壓力控制以及巖層運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力大小與應(yīng)力分布條件，這四者之間存在的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行充分了解，對(duì)煤礦開(kāi)采活動(dòng)進(jìn)行有針對(duì)性的組織開(kāi)展。另外，施工人員還需要對(duì)頂板坍塌事件以及巖層運(yùn)動(dòng)破壞之間的關(guān)系進(jìn)行充分了解并論證，應(yīng)力出現(xiàn)的問(wèn)題主要就是由于巖層運(yùn)動(dòng)和破壞形成的。由此，為了能夠使煤礦在開(kāi)采的過(guò)程中，保障開(kāi)采人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，充分確保開(kāi)采安全問(wèn)題，從而促進(jìn)煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 煤礦回采巷道礦山壓力控制重要性

煤礦回采巷道礦山壓力指的是，回采巷道上方巖土體對(duì)其產(chǎn)生的作用力。礦山壓力產(chǎn)生的原理則是，在對(duì)巷道進(jìn)行挖掘或者進(jìn)行開(kāi)采煤礦過(guò)程中，一般深處于地下作業(yè)，因而巷道上方則會(huì)產(chǎn)生較大的作用力，其作用于巷道內(nèi)壁以及巷道頂端。并且這種作用力相對(duì)來(lái)說(shuō)，壓力較大，還會(huì)因巷道外壁圍巖的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一定的變化[1]。地下巖層環(huán)境多變，并且還會(huì)造成大范圍的應(yīng)力場(chǎng)，煤礦進(jìn)行回采過(guò)程中，應(yīng)力也會(huì)隨之發(fā)生變化并重新分布，同巷道頂部之間的壓力相互作用，相互制衡。由于礦井作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜，在煤礦回采過(guò)程中，如若支撐煤礦回采巷道的墻壁出現(xiàn)裂縫，就會(huì)對(duì)整個(gè)巷道造成影響，甚至出現(xiàn)塌方的現(xiàn)象。一旦發(fā)生坍塌，不僅會(huì)對(duì)巷道內(nèi)部產(chǎn)生阻塞現(xiàn)象，還會(huì)對(duì)煤礦生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)造成影響，甚至對(duì)煤礦開(kāi)采人員的人身安全造成威脅。除此之外，在對(duì)巷道內(nèi)部進(jìn)行壓力控制過(guò)程中，如果沒(méi)有對(duì)作用力的變化規(guī)律進(jìn)行充分考慮，就會(huì)導(dǎo)致壓力控制不合理，還會(huì)對(duì)煤礦回采巷道經(jīng)營(yíng)活動(dòng)造成影響。由此可見(jiàn)，對(duì)煤礦回采巷道礦山開(kāi)采及支護(hù)分析的必要性。

3 煤礦回采礦山壓力控制的分類

3.1 原始應(yīng)力場(chǎng)

井下未開(kāi)采前，巖體處于天然產(chǎn)狀條件下存在原始應(yīng)力場(chǎng)，受此環(huán)境的影響，一般情況而言，在對(duì)巷道選擇時(shí)，需要避開(kāi)原始應(yīng)力場(chǎng)。與此同時(shí)，原始應(yīng)力場(chǎng)還會(huì)對(duì)井下巷道產(chǎn)生作用力進(jìn)而制造壓力，這種壓力可以分為兩種，根據(jù)其特征不同，第一種壓力產(chǎn)生的主要原因，就是井下巷道選擇在地表下巖石層，使得巷道受到巖石層的重力，因而產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng)。第二種壓力產(chǎn)生的原因，就是井下巷道受到環(huán)境因素的影響[2]。井下巷道在開(kāi)掘過(guò)程中，巷道隨遇地質(zhì)構(gòu)造和煤層賦存情況會(huì)不斷發(fā)生變化，不僅承受巖石層重力影響，還需要承受自身作用力，井下巷道將會(huì)進(jìn)一步制造出應(yīng)力環(huán)境場(chǎng)。

3.2 機(jī)械開(kāi)采動(dòng)作

通常情況下，井下機(jī)械化作業(yè)過(guò)程中，需要深入到巖層或煤層之中，進(jìn)而采礦。但是機(jī)械在作業(yè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)觸碰到想不到的巖石，即遇地質(zhì)構(gòu)造，這種情況的產(chǎn)生就會(huì)導(dǎo)致巖石層的變化。井下巷道內(nèi)部的應(yīng)力與巖石成分之間有極大聯(lián)系，他們會(huì)使井下巷道中的應(yīng)力環(huán)境產(chǎn)生變化。與此同時(shí)，井下工作面回采期間巷道中應(yīng)力環(huán)境的變化會(huì)隨著開(kāi)采作業(yè)的進(jìn)度發(fā)生改變。

3.3 支撐部件

通常情況下，為使井下作業(yè)時(shí)，周圍環(huán)境能夠一直保持穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)常會(huì)采用支撐部件，支撐部件可以對(duì)井下巷道內(nèi)部的空間給予支撐[3]。但因?yàn)榫孪锏纼?nèi)部的巖石層自身存在一定的重力影響，會(huì)導(dǎo)致在井下巷道壁內(nèi)的相互作用力過(guò)高，進(jìn)而出現(xiàn)圍巖應(yīng)力過(guò)大情況發(fā)生。如果支撐面積增加，圍巖壓力也會(huì)隨之增加。

4 煤礦回采巷道礦山壓力控制與支護(hù)工作的有效策略

4.1 合理選擇巷道地區(qū)

如果煤帶寬度區(qū)域之內(nèi)已經(jīng)受到破壞，通俗是指在內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)地區(qū)已經(jīng)明確的基礎(chǔ)上，需要保證深入挖掘巷道內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)的臨界位置時(shí)，能夠直接進(jìn)入到內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)。一旦不能做好回收工作，那么可以采用放大留煤柱寬度的方式，此種方式是挖掘內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)巷道的最佳辦法。與此同時(shí)，采用放大留煤柱寬度的方式，還可以使護(hù)巷煤柱承受的壓力以及變形量降到最低，從而使作業(yè)過(guò)程中的安全問(wèn)題得到有效保障。而縮小巷道留煤柱寬度方式，可以有效避免漏風(fēng)等問(wèn)題產(chǎn)生，并且能夠在保證安全的前提下，充分挖掘巷道中的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)。

4.2 合理安排開(kāi)掘時(shí)間

合理安排開(kāi)掘巷道時(shí)間，對(duì)煤礦回采巷道礦山壓力控制將會(huì)產(chǎn)生直接影響。在開(kāi)掘過(guò)程中還要對(duì)巷道變形進(jìn)行有效控制，控制的主要內(nèi)容是保證在煤礦回采時(shí)，需要合理安排時(shí)間并且保持一定距離，接著再開(kāi)掘巷道內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)。在巷道發(fā)掘過(guò)程中，需要控制好時(shí)間與安全距離，使其滿足內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)的開(kāi)掘和維護(hù)工作，這是必須滿足的一項(xiàng)條件。結(jié)合發(fā)掘巷道的實(shí)際情況以及消耗時(shí)間，需要展開(kāi)仔細(xì)的計(jì)算與論證，從而保證時(shí)間的精確性。合理安排開(kāi)掘巷道時(shí)間與合理選擇巷道地區(qū)，對(duì)煤礦回采巷道礦山壓力控制都會(huì)產(chǎn)生重要作用，所以要給予一定重視，同時(shí)做好相應(yīng)工作，從而使煤礦回采巷道礦山壓力控制得到有效保障。

4.3 明確壓力過(guò)程

煤礦回采巷道礦山支護(hù)工作時(shí)，需要明確煤礦回采巷道礦山壓力發(fā)展過(guò)程。內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)的維護(hù)、變形以及巷道開(kāi)掘時(shí)間都會(huì)對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)產(chǎn)生直接影響。所以，支護(hù)設(shè)計(jì)需要?jiǎng)澐殖鰞蓚€(gè)階段，分別是內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)形成前階段以及內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)形成階段。第一，內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)形成前階段的整個(gè)過(guò)程。推進(jìn)工作之前，在巷道原有壓力作用下的整個(gè)過(guò)程。推進(jìn)工作之后，因?yàn)椴蓤?chǎng)的推進(jìn)工作，對(duì)回采空間產(chǎn)生影響，導(dǎo)致回采空間的增加。同時(shí)，礦山的壓力將會(huì)逐漸增大，彈力壓縮以及塑性破壞將會(huì)產(chǎn)生在煤壁的邊緣地帶，進(jìn)而擴(kuò)張直至縱深的過(guò)程。如果巷道內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)推進(jìn)工作已經(jīng)處于塑性破壞情況時(shí)，在采場(chǎng)推進(jìn)工作以及支撐壓力逐漸加大的作用下，承受壓力逐漸減少的過(guò)程[4]。第二，內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)形成階段的整個(gè)過(guò)程。內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)形成階段的整個(gè)過(guò)程會(huì)受到工作面長(zhǎng)度的作用，到達(dá)裂斷破壞拱內(nèi)上覆巖層斷裂的過(guò)程。通常情況下，將其分為三個(gè)發(fā)展過(guò)程，分別是，第一巖梁裂斷發(fā)展過(guò)程、第二巖梁裂斷發(fā)展過(guò)程、以及第三巖梁裂斷發(fā)展過(guò)程。在內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)形成階段的整個(gè)過(guò)程中，由于受到礦山壓力影響，煤層可能會(huì)產(chǎn)生變形或是壓縮等問(wèn)題，隨著每一次壓縮與變形都會(huì)有明顯增減，這是內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)形成階段的整個(gè)過(guò)程的主要特點(diǎn)。

4.4 做好支護(hù)設(shè)計(jì)工作

在開(kāi)展支護(hù)設(shè)計(jì)工作之前，需要對(duì)內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)各環(huán)節(jié)的發(fā)展過(guò)程充分了解與研究。煤礦回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)工作，需要嚴(yán)格按照采場(chǎng)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型動(dòng)態(tài)發(fā)展規(guī)律展開(kāi)。采場(chǎng)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型動(dòng)態(tài)發(fā)展規(guī)律的優(yōu)勢(shì)，是能夠有效處理好在不同環(huán)境以及空間條件下，內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)的維護(hù)工作以及產(chǎn)生的一系列問(wèn)題，還能夠在一定程度上展開(kāi)支護(hù)設(shè)計(jì)工作。支護(hù)設(shè)計(jì)工作可以從對(duì)區(qū)域預(yù)測(cè)以及發(fā)展規(guī)律進(jìn)行充分了解與研究、明確礦壓控制設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、進(jìn)一步完善支護(hù)設(shè)計(jì)理論三點(diǎn)展開(kāi)，從而使支護(hù)工作有序展開(kāi)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，巷道礦山壓力控制與支護(hù)工作，會(huì)對(duì)煤礦回采工作產(chǎn)生直接影響。所以，相關(guān)工作人員需要認(rèn)識(shí)到巷道礦山壓力控制與支護(hù)工作的重要性，不斷給出有效解決方案和措施，從而保證施工人員人身財(cái)產(chǎn)安全，推動(dòng)我國(guó)煤礦行業(yè)更好發(fā)展。