煤炭是工業(yè)的糧食,是我國現(xiàn)階段工業(yè)的主要能量來源,我國經(jīng)濟發(fā)展對其具有強大的依賴性。我國幅員遼闊,煤炭資源儲存量豐富,對其主要運用的是大采高綜采模式,但由于其采高較高,煤層和圍巖會對巷道產生擠壓,存在較大安全隱患,所以要運用有效措施對巷道圍巖進行控制。

1 大采高回采巷道的特點

巷道周圍的小結構和大結構起著重要作用,小結構是指錨桿與圍巖組成的錨固體,以及在巷道四周的錨桿組合支護;大結構是巷道周圍的圍巖結構,主要包括直接頂、基本頂、頂煤等。巷道周圍的小結構和大結構的穩(wěn)定性直接決定了回采巷道的穩(wěn)定性。在煤炭開采中,巷道的小結構受大采高回采巷道高度和斷面的影響,會發(fā)生變化,同時巷道的大結構受覆巖層冒落高度、裂隙帶高度、工作面超前支撐壓力等影響,也發(fā)生了相應變化,所以大采高回采巷道具有特殊性,具有其自身的特點。主要表現(xiàn)在:第一,服務年限短。它一般的有效使用期在2年之內,隨著本段工作的結束而報廢,對其沒有過高的支護要求。第二,巷道斷面大、不規(guī)則。大采高工作面煤層厚度較大,巷道的挖掘大多沿每層頂?shù)装暹M行,并布置在煤層當中,這就造成了巷道的斷面大、成型不規(guī)則,對其的支護工作比較困難,受到煤層的擠壓之后會造成嚴重的變形。第三,巷道維護要求低。從工程角度來看,只要破壞失穩(wěn)的問題沒有在巷道圍巖中發(fā)生,并且正常生產沒有受到巷道斷面的影響,便允許巷道有較大的變形量,對它沒有較高的維護要求。第四,支承壓力峰值達、影響范圍大。采高大是大采高工作面的重要特點,這個特點直接增大了工作面頂板的活動空間、加大了基本頂懸臂梁結構的彎距,導致工作面超前支承壓力和側向支承壓力的峰值增大,造成了大范圍的影響。第五,結構及力學狀態(tài)處于動態(tài)變化之中。隨著巷道的不斷掘進和工作面的回采,導致巷道的結構和受力不斷發(fā)生變化。

2 圍巖控制的具體策略

煤炭挖掘中,圍巖對巷道安全性具有重要影響,我們在工作中要做好對圍巖的控制,具體控制措施主要有以下幾個方面:

2.1 做好圍巖的支護工作

對圍巖做好支護可有效保障巷道的穩(wěn)定性,煤炭挖掘中的巷道工作是一項復雜工程,其力學性能、載荷大小、結構特征等具有很大的不確定性,這就要求必須做好圍巖的支護工作。支護工作不僅要充分考慮支架的支撐能力,還要充分運用圍巖的天然結構,只有做到支架和圍巖結構兩者共同承擔圍巖的支護,才能有效保障巷道的穩(wěn)定性。圍巖的應力與變形具有密切的聯(lián)系,其承擔應力的大小決定了圍巖破壞程度的大小。技術人員要嚴格控制圍巖的變形量,防止圍巖因變形過大而發(fā)生重度破壞,要努力降低圍巖應力過于集中的情況,給予其一定的支護力,減小圍巖載荷,從而減小圍巖的變形量。保持圍巖穩(wěn)定還要對其承載力實時測定,以圍巖變形量為依據(jù),增加支架所應承擔的載荷,確保圍巖因自身承載能力的喪失而造成的強度破壞,因此保障圍巖的穩(wěn)定狀態(tài),必須給其提供適當?shù)闹ёo力。煤炭挖掘是一項長期的地下工作,巷道內出現(xiàn)破壞區(qū)的現(xiàn)象很普遍,巖石之間相互摩擦、擠壓,致使圍巖結構發(fā)生變形,要對其做好支架支撐,使支護力隨結構的變形程度而保持在合理的范圍。以上我們可以看出,圍巖應力分布和圍巖變形過程中,支架的支撐對圍巖結構的保護起著巨大作用,技術人員要以圍巖的承載結構為基礎,利用支架多樣的支護形式,保障巷道的穩(wěn)定性。

2.2 重視整體錨固結構

錨固結構主要由錨桿、護表構件和需要錨固的巖體構成,它是對圍巖有效支撐的一種特殊支護體。錨桿是錨固結構的重要工具,對其科學應用可以構建幾何形狀、結構特征不同的錨固結構體,使得不同的布置方式產生不同的支護效果,從而適應巷道圍巖結構的多樣性。普通錨固結構和整體錨固結構是錨固結構的常用的兩種方式,但整體錨固結構比普通錨固結構的承載能力更高,因為它會使兩幫錨固體與頂板錨固體和地板錨固體相互重疊,達到巷道圍巖整體穩(wěn)固的效果。所以在加固圍巖時,要多采用整體錨固結構,同時結合普通錨固結構,保證巷道兩幫的整體穩(wěn)定,對圍巖破壞區(qū)的擴大和變形做好控制。與無支護措施的巷道相比,錨固結構會使圍巖應力狀態(tài)產生保護巷道穩(wěn)定的變化,具體表現(xiàn)在:第一,圍巖應力集中范圍在

錨固結構作用下得到減小,與無支護圍巖相比,錨固結構分散了過于集中的圍巖應力,保障了巷道安全。第二,圍巖切向應力集中程度在錨固結構作用下得到提高。錨固體變形模量的提高增加了巷道表面圍巖局部區(qū)域的切向應力。第三,巷道深部圍巖的應力狀態(tài)在錨固結構作用下得到改善�？刂苹夭上锏绹鷰r的穩(wěn)定性,要充分發(fā)揮錨桿在整體錨固結構的重要作用。

2.3 做好觀測分析

對回采巷道圍巖穩(wěn)固性的控制工作并不是一勞永逸的,僅僅依靠建立完善的圍巖控制的技術保障還是不夠的,技術人員還要定期對回采巷道圍巖做好觀測工作,及時發(fā)現(xiàn)問題并有效解決。觀測的主要內容包括三個部分:技術人員要利用多點位移離層指示儀和收斂儀重點加強對巷道頂板圍巖、巷道兩幫圍巖的變形觀測和巷道周邊表面位移的觀測。日常觀測的資料可以對巷道圍巖變形和破壞情況做出客觀反映,為巷道圍巖支護工程的建設和改良工作提供依據(jù),從而實現(xiàn)巷道圍巖的穩(wěn)定性。

綜上所述,大采高回采巷道圍巖控制關系到煤炭生產的安全性,它是一項復雜的工程技術,只有重視圍巖控制中的整體錨固結構,做好圍巖的支護工作,并加強對圍巖控制工程的觀測分析,才能做好巷道圍巖的安全保障,實現(xiàn)煤炭的生產安全。

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