煤矿回采巷道矿山压力控制与支护分析

煤矿回采巷道矿山压力控制与支护分析

摘要：煤矿回采巷道矿山压力直接关系到矿井的安全状况。对于煤矿回采巷道

矿山压力控制与支护的分析具有非常重要的意义。本文首先对煤矿回采巷道矿山

压力控制重要性进行了概述，详细探讨了改善煤矿回采巷道矿山压力控制的相关

措施，旨在更好的控制煤矿回采巷道的矿山压力，为煤矿安全生产服务。

关键词：煤矿回采巷道；矿山压力控制；巷道支护

在煤矿开采的过程中，煤矿回采巷道矿山受到的压力与多种因素有关，其中

包括原岩应力、采动影响、巷道布置等因素。为了保障回采巷道的有效支护，加

强对回采巷道矿山压力的控制显得极为关键，对煤矿的发展也具有现实的意义。

1 煤矿回采巷道矿山压力控制重要性

回采巷道掘进期间造成的围岩扰动对已掘巷道的空间部分形成围岩应力，加

上后期回采巷道受采煤工作面的回采扰动影响会对回采巷道二次加压，这两个时

期是对回采巷道产生主要压力的主导因素，因而回采巷道需承受前后两次压力分

布后的作用力。若巷道的支护形式选取不合理或者支护强度不足以与多种因素产

生的围岩应力抗衡，就会出现支护失效情况，主要表现为围岩变形量较大，顶板

下沉量不受控制，两帮位移量超过预期允许范围，甚至出现冒顶、片帮甚至底鼓

严重等现象。由此可见，对煤矿回采巷道的矿山压力及支护分析很有必要。

2 回采巷道按矿山压力的分类

2.1原岩应力场中掘进的巷道

原岩应力场中掘进的巷道是指在采动压力影响之外的巷道。一般而言这种应

力源主要是来自于上覆岩层的重力构成了原岩应力场。

2.2采动影响范围之内的巷道

采动压力范围之内掘进巷道的应力大小主要跟所受原岩应力及巷道布置、采

动影响有关。在采动影响范围之内的应力区属于高应力区。布置在此间的巷道会

受到较大的矿山压力。

3 改善煤矿回采巷道矿山压力控制的相关措施

3.1合理布置回采巷道的位置

合理布置回采巷道的位置直接决定该巷在掘进及回采期间所受到的压力大小。通常情况下，仅受原岩应力场的巷道可根据采（盘）的巷道布置即可，不再详述，本文主要分析沿采空区的巷道的布置问题，沿采空区的巷道我们可分为沿空掘进

和沿空留巷两大类，该两种类型的巷道根据其布置位置不同而产生不同的优缺点，具体情况可分析如下：

3.1.1沿空掘巷

可以根据煤层赋存情况、地质条件的不同，沿空掘巷可分为以下三种：

1）完全沿空掘巷。其优点是：巷道在煤体边缘的应力降低区内掘进，因而巷道受压不大，有利于维护，这种方式与留煤柱护巷相比可提高煤炭回收率，而与

沿空留巷相比可缩短巷道维护时间。但应用这种掘巷方式，由于一侧是采空区，

导致巷道施工比较困难，这就需要在上区段回采过程中就应为下区段完全沿空掘

进创造有利条件，要使上区段运输顺槽放顶彻底，巷道废弃前在煤体一侧预挂挡

矸帘或预注泥浆，以防止采空区冒落矸石窜入沿空巷道，并可促使冒落矸石胶结

再生，隔离采空区及减少漏风等。

2）留小煤柱沿空掘巷。就是在巷道与采空区之间留有1~3m的小煤柱。此种

掘巷方式用于顶板不能充分冒落，煤层倾角较大以及采空区内有积水等情况，其

目的是利用小煤柱起隔离采空区的作用，以防止掘进时采空区向巷道内窜矸，防

止采空区内顶板二次冒落对巷道产生不良影响，以避免采空区积水流入巷道内等等。但应指出，留小煤柱对于支承顶板并不起多大作用，因为靠采空区边缘的煤

体已受到压松，其抗压强度大约只有原始强度的一半。

3）保留老巷部分断面的沿空掘巷。这种方式是沿空掘巷和沿空留巷的混合形式，其特点是上区段工作面采过之后，其原巷不完全废弃，采用密集支柱和纵梁

抬棚等加固方式将巷道靠煤墙侧的一半断面维护下来，随后经过合理的滞后时间，再紧贴此保留的部分断面的巷道重新掘进巷道。这种应用保留老巷部分断面的沿

空掘巷方式需增加额外的维护费用和材料消耗，加大未冒落岩梁的悬伸长度，对

巷道维护并不利，但它可以改善沿空掘巷时的掘进通风条件。

3.1.2沿空留巷

沿空留巷就是在上区段工作面回采期间，通过加强支护或采用其他有效的方法，将巷道保留下来的方法。其优点是：最大优点是一条巷道得到两次使用，少

掘进一条巷道，降低了巷道掘进率，其次是从根本上消除了沿空掘巷需要滞后掘

进的特点，有利于上、下区段按正常顺序连续回采。所以，从技术上看，沿空留

巷是比沿空掘巷更为合理和先进的无煤柱护巷工艺。但是其最大的缺点是留下的

巷道要先后经受二次采动影响，其中一次采动时工作面后方出现强力矿压显现对

巷道影响尤为严重，使巷道很难维护。沿空留巷的适用范围为：厚度2~3m以下

的薄及中厚煤层，顶板属于易冒落和中等冒落程度，且底板不发生严重底臌。

3.2合理安排开掘时间

合理安排巷道开掘时间，对回采巷道矿山压力控制将会产生直接影响。例如

完全沿空掘进很重要的是要准确掌握沿空巷道相对于上区段回采工作的合理滞后

掘进时间，即沿空巷道必须在上区段回采引起的围岩移动和冒落过程结束后再开

始掘进。一般来说，其滞后时间不会少于4个月，通常为4~6个月，而少数情况

要求滞后一年以上。沿空留巷方面，应尽可能缩短巷道沿空保留的时间，一般来说，巷道沿采空区保留的时间最好不要超过一年。合理安排开掘巷道时间，在满

足采掘接替的情况下，要充分考虑矿山压力的因素，从而使煤矿回采巷道矿山压

力控制得到有效保障。

3.3煤矿回采巷道的支护

为了确保回采巷道能够满足回采服务，保证服务期限内的支护强度及减少巷

道扩修工程量，对回采巷道的支护选择就显得极其重要。回采巷道的支护一般分

为主动支护和被动支护两种类型，两种类型的选择主要依据煤层赋存情况、开掘

巷道位置受采动影响情况、煤岩层的物理特性等进行选择，具体选择依据及优缺

点分析如下：

1）主动支护，主要采取的是锚网支护，再配以锚索补强的支护方式，其优点是支护成本相对较低，支护强度高，采用的锚网索主动支护致巷道不易变形，配

以合适的综掘设备可有效提高单进水平，回采期间仅需对巷道进行超前加固，无

需替换支架等工作。其缺点：一是主动支护一旦失稳，其变形量会逐渐增大，这

种情况基本上在回采前需要扩修，二是不适用于煤体硬度系数较低的托顶煤施工，故该支护有一定局限性。

2）被动支护，即架棚支护，主要采取的有U型钢、矿工钢支护，被动支护

主要适用于围岩破碎、煤体松软、拖顶煤施工及受采煤工作面采动影响较大的巷道，其优点是：适用于围岩及地质条件较差的巷道支护。其缺点是：矿工劳动强