深礦井卸壓開(kāi)采中卸壓巷道控制研究論文
摘要：在礦山地下開(kāi)采深度不斷增加，卸壓開(kāi)采的同時(shí)，會(huì )導致上覆煤層產(chǎn)生膨脹變形。伴隨透氣性明顯增加，同時(shí)讓壓巷道作為回采工作面的排放瓦斯尾巷，有效減少了采壓活動(dòng)對回采作業(yè)的影響，并回收大量損失礦量。
關(guān)鍵詞：深部回采巷道：深井：卸壓巷道
隨著(zhù)人們對煤炭的需求量不斷增加，對礦山的開(kāi)采逐漸加大，據不完全統計，國外開(kāi)采的礦山深度已超千米，而國內目前的開(kāi)采深度也已達到900m。深度開(kāi)采的開(kāi)發(fā)，伴隨而來(lái)的主要問(wèn)題就是壓力問(wèn)題，采用卸壓開(kāi)采的方式可以降低開(kāi)采區域的應力，應力降低，支護形式也能得到合理安排，從而達到維護巷道的安全性和穩定性。
1深部回采巷道
A.回采巷道作為深礦中最主要的構成部分，它的穩定性直接決定了深礦的穩定和安全。影響回采巷道的主要因素一方面是圍巖的應力，隨著(zhù)巷道的不斷向下深入，圍巖應力會(huì )隨著(zhù)巷道的深入而不斷增加。在巷道深度達到一定程度時(shí)，除了圍巖應力的增加，還有其巖體組織結構變化、巖體溫度上升、地表壓力對深礦巷道的影響等問(wèn)題。這些問(wèn)題會(huì )導致在深部開(kāi)采的過(guò)程中出現不穩定的因素，包括巖爆等災害性問(wèn)題。
B.根據已有研究表明，巖爆的出現是由于巖體中有較高的地應力，這種地應力超出了巖石本身的強度，同時(shí)巖石本身還具有較高的脆性和彈性。這時(shí)如果有地下施工工程不小心破壞了巖體的平衡，就會(huì )出現強大的能量破壞巖石，并拋出。嚴重時(shí)可以測到4～6級的震級。
C.影響深井巷道穩定性的因素：巖石中含有膨脹性物質(zhì)成分，例如伊利石、蒙托石、高嶺石，它們的含量如果超過(guò)了相應指標就會(huì )產(chǎn)生膨脹，特別是遇到水后更為嚴重，從而導致巷道受到破壞、變形。
隨著(zhù)開(kāi)采深度的不斷加深，礦井中的空氣以及巷道周?chē)膸r體溫度都會(huì )升高。井下溫度升高會(huì )影響到工人勞動(dòng)正常熱交換的進(jìn)行，工人長(cháng)期在高溫環(huán)境中工作會(huì )導致一些疾病，如熱疲勞、熱痙攣等。因此工作條件的惡化會(huì )導致勞動(dòng)生產(chǎn)率降低，疾病威脅是深部開(kāi)采的一個(gè)新的問(wèn)題。
D.回采巷道的服務(wù)年限越長(cháng)，對生產(chǎn)方面越重要的巷道越需要更高的工程質(zhì)量，以此來(lái)保證在生產(chǎn)過(guò)程中能夠長(cháng)期使用，回采巷道的服務(wù)年限一般為1~2a，維護時(shí)間較短，對于服務(wù)年限長(cháng)的瓦斯抽采巷道或服務(wù)年限更長(cháng)的大巷，經(jīng)歷下伏煤層回采階段性集中應力作用。根據圍巖的應力情況，選擇合理的斷面形態(tài)。減少巷道的低效加固區，保證巷道的最小加固長(cháng)度。所以，巷道維護是一個(gè)動(dòng)態(tài)的控制過(guò)程。只有不斷地維護、檢修，才能保證其安全和穩定。
2 深部礦井與上覆煤層
深部礦井在目前開(kāi)采中還存在許多問(wèn)題，主要有以下幾方面：
A.深部礦井中存在大量的瓦斯，因為礦井深部的低壓大，瓦斯的壓力也會(huì )相應增加，而且瓦斯沒(méi)有外力的擠壓，所以也沒(méi)有逸出。這樣就在開(kāi)采過(guò)程中可能會(huì )造成瓦斯突出，在深部礦井中，瓦斯突出是非常危險的。在我國范圍內瓦斯低透氣性煤層分布很廣泛，一般情況下都會(huì )選擇瓦斯含量小，安全隱患可控的煤層開(kāi)采，但這些可控煤層也有不穩定因素出現，一般利用巖層移動(dòng)引起的卸壓增透效應，使吸附的瓦斯充分解吸為游離狀態(tài)的瓦斯，并實(shí)施瓦斯抽采，在瓦斯充分抽采的基礎上再進(jìn)行煤層的開(kāi)采，這也是煤礦防治瓦斯災害非常有效的途徑之一。
B.隨著(zhù)深部礦井的'深入，其巷道的支護方面就會(huì )出現難度，深部巷道圍巖和淺部巷道圍巖不同，淺部巷道圍巖應力相對穩定，巖層組織結構相對穩定，而深部礦井圍巖應力會(huì )隨礦井深度的增加而變化。其礦井內部地壓也相應增加。
C.我國煤層的地質(zhì)構造非常復雜，而煤層的條件則直接決定巷道的布置方式，適宜開(kāi)采的首采層常常位于煤層群中間或下部煤層，這就需要在上行卸壓開(kāi)采采動(dòng)影響范圍內的特定區域中布置抽采巷道，這些巷道通常位于裂隙帶或彎曲下沉帶內，巷道圍巖穩定性差，控制難度也很大。
D.由于礦井的巷道較長(cháng)，礦井的通風(fēng)阻力會(huì )受影響，這樣就會(huì )導致開(kāi)采工作的風(fēng)量不足。
3 卸壓開(kāi)采
A.卸壓開(kāi)采是解決高應力區回采的有效手段。卸壓開(kāi)采主要運用了應力的轉移，將巷道回采區的應力通過(guò)相應的卸壓措施轉移到四周，使巷道回采區的應力降低，改善巖體的應力分布，控制應力增高帶的相互重疊壓力，以便進(jìn)行順利開(kāi)采。
B.卸壓開(kāi)采主要分為垂直卸壓和水平卸壓。其中垂直卸壓是將巷道回采區的壓力轉移到四周，應力明顯降低，便于開(kāi)采。水平卸壓是將礦體上的水平應力隔絕，形成水平應力，水平應力降低可以減少對采礦工程和采礦人員的危害，降低了安全隱患。
C.卸壓巷道的位置選擇方面尤為重要，因為它是控制回采巷道圍巖變形的有效方法。所以卸壓巷道應選在采空區的集中應力峰值附近最好。為了保護巷道的圍巖壓力，壓煤柱中心應設置相應的彈性區寬度，來(lái)承擔一定的圍巖壓力。另外卸壓巷道還可以作為排瓦斯尾巷，除了可以起到巷道卸壓的作用，還可以排放瓦斯，從而降低成本。
D.卸壓區的頂板對于巷道來(lái)說(shuō)是關(guān)鍵的部分，因此圍巖巖性、圍巖的應力不同，卸壓巷道的開(kāi)采位置就會(huì )有所變化，垂直方向中，在垮落帶內不可以有巷道，裂痕帶內可以有回采巷道，彎曲下沉帶內可有準備巷道和回采巷道。水平方向中，在采動(dòng)范圍內都可布置巷道。但還是要綜合考慮圍巖應力等問(wèn)題，盡量處于有利的層面中。另外，在高應力區礦塊回采時(shí)注意不要多段同時(shí)作業(yè)。因為多段作業(yè)會(huì )產(chǎn)生連鎖破壞反應，對巷道產(chǎn)生危害，更會(huì )危及施工人員的安全。
參考文獻：
[1]王明洋，宋華，鄭大亮.深部巷道圍巖的分區裂痕機制及深部界定探討[J]巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2006，25(9)：1771-1776.
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