回采巷道破壞機(jī)理及支護(hù)論文

2021-04-25 論文

　　摘要：煤礦回采巷道變形會嚴(yán)重影響煤礦的正常開采工作，甚至威脅到煤礦員工的生命安全，回采巷道服務(wù)時(shí)間較短，一般在0.5~1.5 a。巷道主要受回采工作面的動(dòng)壓影響和相鄰工作面頂板壓力兩方面的影響，這兩方面影響使得巷道圍巖變形，維修困難。

　　關(guān)鍵詞：回采巷道;安全;變形分析;支護(hù)

　　中圖分類號：TD350.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-8646(2014)02-0075-01煤礦回采巷道除了是煤礦開采工作服務(wù)的道路，還是煤礦開采工人的生命通道，因此煤礦回采通道的整體完整、巷道通風(fēng)、承重能力方面非常重要。煤礦單位也非常重視煤礦回采巷道的安全性和使用完整性。

　　1 煤礦回采巷道變形機(jī)理分析及其特點(diǎn)

　　1.1煤礦回采巷道變形機(jī)理分析

　　當(dāng)煤礦回采巷道出現(xiàn)變形時(shí)，會出現(xiàn)以下幾方面問題：

　　其一，煤礦回采巷道的斷面面積減少。

　　其二，受壓力影響作用，巷道支架出現(xiàn)擠壓變形甚至斷裂。

　　其三，拱形、工宇鋼梯支架發(fā)生變形。

　　其四，出現(xiàn)爬行巷道。

　　其五，巷道的支護(hù)形態(tài)發(fā)生改變等等。

　　1.2 煤礦回采巷道出現(xiàn)變形時(shí)所表現(xiàn)的特點(diǎn)

　　其一，針對同一煤礦回采巷道而言，拱形支架支護(hù)和工字鋼梯支架支護(hù)相比，拱形支架支護(hù)效果好，回采巷道不會出現(xiàn)明顯的變形，即使有變形情況，相對來說也不算嚴(yán)重。

　　其二，針對煤礦回踩巷道的穩(wěn)定性而言，煤層單一、頂?shù)讕r性堅(jiān)硬，煤層也相對穩(wěn)定，這種回采巷道保持完好性較高。在生產(chǎn)過程中，基本不需要再維修。而處在地質(zhì)、巖體復(fù)雜的煤層中時(shí)，其穩(wěn)定性就會下降，因此它的維護(hù)量會偏大。

　　其三，處于整個(gè)煤礦上分層的回采巷道和下分層銹結(jié)假頂下的回采巷道相比，煤礦上分層的回采巷道容易保存且出現(xiàn)變形的幾率較小。

　　其四，在煤礦回采巷道中，巷道的采空區(qū)最容易發(fā)生變形破壞，安全隱患也隨之出現(xiàn)，而巷道兩側(cè)均為實(shí)體煤時(shí)，就不易發(fā)生變形，甚至可以長期保持。

　　其五，在同一煤礦回采巷道內(nèi)，容易變形破壞的區(qū)段是受采動(dòng)影響的區(qū)段。

　　2 影響煤礦回采巷道變形的因素

　　2.1 圍巖應(yīng)力影響

　　在煤礦的回采巷道中，圍巖的變化對回采巷道有很大影響，尤其是圍巖應(yīng)力，它的變化與回采巷道有著密切的聯(lián)系，如果圍巖應(yīng)力在圍巖的極限范圍內(nèi)，也就是說圍巖應(yīng)力非常小時(shí)，回采巷道就很穩(wěn)定，也是相對安全的狀態(tài)，這時(shí)不用采取任何支護(hù)方法。但是當(dāng)圍巖應(yīng)力超過圍巖的極限范圍，也就是圍巖應(yīng)力過大時(shí)，圍巖的彈性就會消失不見，從而出現(xiàn)一種新的狀態(tài)——塑性狀態(tài)，塑性狀態(tài)有它的塑性范圍，圍巖所處的塑性范圍被稱為塑性區(qū)，再加上外力的共同作用，很容易發(fā)生塑性變形，這樣，煤礦回采巷道就會出現(xiàn)變形破壞。

　　2.2重疊支撐壓力影響

　　當(dāng)煤礦回采巷道出現(xiàn)一側(cè)已經(jīng)被采空的情況時(shí)，煤礦不斷的開采，巷道隨之前移，這時(shí)煤礦回采巷道就會處于采空區(qū)的支撐力和煤礦開采時(shí)的超前支撐力兩種壓力下，開采面產(chǎn)生的超前支撐壓力會隨著開采面轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移，因此在煤層采空區(qū)一旦出現(xiàn)凸出的拐角，就會產(chǎn)生高于原巖應(yīng)力5倍左右的重疊支撐壓力。這種情況下，煤礦回采巷道就會出現(xiàn)嚴(yán)重的變形。

　　2.3巷道支護(hù)影響

　　在已知的煤礦回采巷道支護(hù)中，煤礦單位普遍采用兩種支護(hù)，一種是U型鋼拱形可縮性支架支護(hù)，另一種是錨桿金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，這里的錨桿金屬網(wǎng)支護(hù)一般用的回采巷道所處巖石堅(jiān)硬、頂板相對完整的上分層巷道或者單一的回采巷道中。這種回采巷道在生產(chǎn)工作中大多情況下不會出現(xiàn)變形。而U型鋼拱形可縮性支架一般用的回采巷道頂板有破裂、有輕微脫落，礦壓明顯的下分層中。如果U型鋼拱形支架的`可縮性不適合圍巖變形或者固定的卡子強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，就會在采動(dòng)壓力和圍巖應(yīng)力的雙重壓力下，U型鋼拱形可縮性支架弱面處就會出現(xiàn)壓彎，這時(shí)就應(yīng)及時(shí)退出巷道，當(dāng)壓力大的情況下還會出現(xiàn)斷裂、卡子壓斷的情況，失去其可縮性和支撐能力。但在下分層回采巷道中，巷道會受到煤礦的采動(dòng)壓力和巷道圍巖應(yīng)力兩種壓力的共同作用。這樣，所受壓力就超出了巷道支架的承受范圍，鋼梯支架就會發(fā)生嚴(yán)重的變形，鋼梯支架的底部支架會向巷道中間擠出，木支架會在壓力作用下發(fā)生折斷。這種情況不利于煤礦開采工作的進(jìn)行，更會威脅到煤礦工人的生命安全。

　　3 煤礦回采巷道支護(hù)

　　A.煤礦回采巷道在工作中，會受到兩方面的壓力。一方面是采動(dòng)壓力，另一方面是相鄰采空區(qū)殘余支撐力，這兩方面壓力會導(dǎo)致煤礦回采巷道出現(xiàn)變形等情況。為了能夠防止回采巷道在工作中不會出現(xiàn)變形和破壞，就要對回采巷道進(jìn)行支護(hù)維修管理，增加其安全性能和使用壽命。另外加強(qiáng)支護(hù)還要滿足以下幾個(gè)條件。

　　其一，要縮小塑性區(qū)的擴(kuò)展范圍。

　　其二，增加塑性區(qū)圍巖的強(qiáng)度，提高圍巖的自身承受能力。

　　其三，支護(hù)時(shí)不要讓巷道內(nèi)的基本支架受到影響。

　　其四，支護(hù)時(shí)不能影響到巷道的正常使用。

　　其五，支護(hù)要做到經(jīng)濟(jì)、方便。

　　其六，支護(hù)范圍要根據(jù)地質(zhì)條件和支護(hù)的形式而定。

　　B.煤礦回采巷道所用支護(hù)的方式，要根據(jù)上面的六項(xiàng)原則并且結(jié)合煤礦的實(shí)際情況而定。這種支護(hù)的作用是將無加強(qiáng)支護(hù)時(shí)“支架——圍巖”的作用體系升級為“支架——加強(qiáng)層——圍巖”的共同體系，這種體系的具體表現(xiàn)。其一，改善了支架的受力情況，使支架的受力均勻作用在基本支架周圍。

　　其二，有效地減少塑性區(qū)的擴(kuò)展區(qū)域，使回采巷道的周邊位移逐漸減少。

　　其三，這種支護(hù)體系方便、經(jīng)濟(jì)，而且不會影響到回采巷道的使用。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2]楊嘉昌，李強(qiáng)，煤礦回采巷道變形破壞機(jī)理及其支護(hù)實(shí)踐[J]中國西部科技，2009，(01):157-159.

　　[3]高宗明，李繼勇。回采巷道變形分析及支護(hù)選擇[J]中外企業(yè)家，2011，(04)61-63.收稿日期：2013-12-16

　　作者簡介：徐濤( 1982-)，男，黑龍江樺楠人，碩士，講師，從事圍巖控制技術(shù)研究。