深水平延伸巷道掘进的矿压观测和控制

深水平延伸巷道掘进的矿压观测和控制
摘要：在矿山压力作用下，围岩及支护物会产生一系列现象，如顶板下沉、冒顶、片帮、底鼓、煤与瓦斯突出、冲击地压、支架压缩、变形、折断，地表发生移动、塌陷等。

本文将针对深水平延伸巷道掘进的矿压观测和控制进行探讨。

关键词：深水平延伸；巷道掘进，矿压观测
传统的巷道矿压控制方法多以“抗压”为主，此法常不能获得满意的护巷效果。

后来逐渐发展了“让压”、“躲压”和“卸压”等新的巷道矿压控制原理，随之使巷道矿压控制的措施和手段更为灵活和多样化。

这些原理和相应的措施目前已得到广泛的应用。

但由于每种矿压控制原理各有利弊，故有时也将两种原理配合使用，如采用“躲压+卸压”、“卸压+让压”的联合措施等，以取得更为理想的护巷效果[1]。

1巷道矿压的概念
地下岩体在采动前，由于自身重力作用在岩体内部引起的应力，通常称为原岩应力。

开采前的岩体处于相对静止状态，所以原岩体处于应力平衡状态。

井下采掘活动破坏了原岩应力的平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布；在重新分布过程中促使围岩产生运动，导致围岩发生变形、断裂、位移，直至垮落。

这种由于进行采掘活动在采掘空间周围岩体中及支护物上产生的压力叫矿山压力，简称矿压。

2影响深水平延伸巷道矿压大小的因素
巷道矿压的大小，主要受巷道所处深度、巷道断面大小、地质构造、围岩性质等因素的影响。

2.1深度的影响
巷道所处深度大时，上覆岩层质量大，直接影响到巷道围岩中原岩应力的大小。

浅部巷道的压力主要表现在顶板，深部巷道的压力来自四周，而且容易出现底鼓现象，有的巷道还有岩石冲击现象。

2.2巷道断面与支护形式
不同的巷道断面形状与大小，以及采取不同的支护方式，直接影响巷道围岩应力状态及稳定状况。

采用锚杆支护的巷道围岩应力状况优于架棚、砌碹等支护的巷道；大断面巷道受力在同等条件下比小断面巷道要大[2]。

2.3地质构造的影响
在向斜轴、背斜轴、断层附近等构造处应力集中、地压较大。

平行于这些构造走向的巷道很难维护。

2.4围岩性质的影响
围岩强度的大小及稳定程度是影响巷道矿压的主要因素。

岩石坚硬、稳定，产生的矿压就小，岩石松软破碎、不稳定，产生的矿压就大。

2.5巷道相对于开采煤层和回采工作面的位置
巷道与采煤工作面所处位置直接影响着巷道受采动影响的大小。

此外，在掘进过程中，如果受到水的影响，则岩石强度会降低，围岩维护难度加大，就应特别加强工作面顶板管理工作。

3深水平延伸巷道掘进的矿压观测和控制
进行巷道矿压控制首先应将巷道布置在应力降低区或比较稳定的岩层中；其次在巷道设计时可选用有利于保持巷道稳定的断面形状，在掘进时就为预期的巷道缩小量预留备用断面，在巷旁留护巷煤柱或砌筑人工保护带。

同时为巷道选择相适应的支护手段，以防止巷道冒顶、片帮等，保证巷道正常使用。

加强现场管理，重点严把“五关”：
（1）严把技术规范和方案设计关。

根据煤矿矿井地质条件，工程技术人员要在采区和采面设计上下功夫，积极探索适合本矿地质条件和有利于顶板管理的设计方案。

如采用底板岩石大巷开拓方式，就能减少采动影响，或尽可能把巷道布置在全岩中，并尽可能避开井巷交叉点，这样掘进巷道时施工条件好，对顶板管理非常有利，在源头上减少了顶板事故发生的可能性。

又如，有的顶板在表面上看来完好，执行敲帮问顶时也未发现有脱落征兆，作业规程或安全措施中也未对其做出明确的支护规定，这是编制设计时的重大失误。

因此，编制规程必须明确规定临时支护措施，决不能粗制滥造。

（2）严格规程审批和学习关。

有针对性地加强技术管理，重点解决好其中的薄弱环节，是搞好煤矿顶板管理的关键。

因此，在编制作业规程时要求每个采掘工作面，都要根据地质资料和矿压观测资料，包括顶板来压规律，编制采掘作业规程，使作业真正起到指导生产、保证安全的作用。

把审批规程、审批措施当作大事来抓，制定“三不批”制度，即地质构造不清不审批，规程对顶板管理措施不具体不审批，规程编写不认真、措施没有针对性不审批。

同时在班次安排上要合理，如掘进放炮后要立即进行临时支护，不能让破碎顶板悬空暴露时间过长，及时消除冒顶因素。

“三大规程”制定后还必须组织干部和职工认真学习，让所有职工领会和掌握，且必须考核合格才能上岗作业。

（3）严把工程质量关。

煤矿顶板事故绝大多数是由于现场管理不严和采掘工作面工程质量差造成的。

采掘工程质量是顶板管理的基础，从抓好工程质量人手，提高工程质量是防止煤矿顶板事故的一条极其重要的措施。

因此，在顶板管
理方面严把支护质量关，做到工程质量不合格不验收。

由安监员对每个采掘面的支护质量进行安全检查，实行动态管理。

（4）加强初次来压和周期来压期间顶板的管理。

初次来压和周期来压时易造成大面积冒顶事故。

因此，必须搞好初次放顶和周期来压期间的顶板管理，预防大型恶性顶板事故的发生。

要掌握基本顶来压步距，在来压前采取加强支护的措施，如加木垛、丛柱和切顶支柱等进行特种支护[3]。

（5）加强事故多发地点顶板的管理。

要想杜绝顶板事故的发生，必须做好事故多发地点顶板管理工作。

采煤工作面一定要制定具体措施，保证采空区的冒落高度和顶板悬顶距离，措施不落实不施工，采煤工作面初次放顶、周期来压、过断层、过老巷、工作面收尾及掘进工作面开口、过交叉点和巷道贯通等，都必须制定专门的安全措施，由矿总工程师批准，由生产矿长组织实施，由安监部门负责监督。

加强工作面端头和安全出口支护，采煤工作面上下区段平巷坚持超前支护。

掘进工作面重点抓好前探支护的使用，采掘工作面坚持敲帮问顶制度。

结论
总之，巷道矿压控制的实质是控制巷道周围所可能形成的应力场，而后针对这种应力场在巷道中所引起的一系列矿山压力现象加以控制，使其在服务期限内保证巷道本身的稳定性。

参考文献：
[1]冯康武，李秋林. 回采工作面瓦斯防治综合信息动态分析方法[J]. 煤炭科学技术，2013，06：58-61+64.
[2]曹飞飞，甄浩，袁野，严斌. 浅析岩巷掘进设备的选型及配套[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊），2014，01：142-143.
[3]邵国君，罗磊，吴定洪. 综合机械化掘进工艺在铝土矿山的应用[J]. 世界有色金属，2014，03：40-41.
郑新焱（1985年—），男，汉族，湖北黄冈人，助理工程师，2007年毕业于河南理工大学，现在河南神火集团新庄煤矿从事井下采掘技术管理工作。