當煤層的一側是采空區,在這樣的煤層中布置回采巷道時,回采巷道將會受到相鄰已采工作麵采空區的殘餘支承壓力。所以對於這類回采巷道,在工作麵向前推進的過程中,它不但會受到本工作麵回踩引起的超前支承壓力,同時還會受到相鄰已采工作麵采空區的殘餘支承壓力。當這兩種壓力相互疊加在一起的時候,將會形成高於原岩應力四到六倍的疊加應力。例如,在煤層向采空區凸出拐角的位置,將會產生較大的疊加應力,該處就很容易發生變形破壞。因此,這種疊加應力是造成回采巷道變形破壞的重要因素之一。
煤礦回采巷道的支護方式包括工字鋼梯形支架支護、U型鋼拱形可壓縮性支架支護和錨杆金屬網聯合支護等。對於單一煤層中布置的巷道,若巷道頂底板較完整、岩層結構均勻,這類巷道在煤礦開采過程中不易變形,相對穩定,一般采用工字鋼梯形支架支護即可滿足要求。若是在下分層中布置巷道,巷道受到圍岩應力和采動壓力的共同作用,這類巷道將會受到較大的應力,若采用工字鋼支架對其進行支護,支架承受的應力將會超出自身的承載能力,支架將很容易發生大變形或者折斷,支架的兩幫腿便會向巷道中間擠出,加大了巷道棚距。因此,對於這類巷道不宜采用工字鋼支架,為了維護巷道穩定,需要改用強度更大的U型鋼拱形可壓縮性支架來支護。然而,對於節理裂隙均不發育的單一分層回采巷道或是上分層巷道,若其頂板堅硬完整,通常采用錨杆金屬網支護就能保持巷道不發生大的變形破壞。
3 煤礦回采巷道加強支護方法的探討
回采工作麵的推進將會使回采巷道承受不可避免的采動壓力,並且會受到相鄰采空區的殘餘支承壓力,這些壓力可能導致回采巷道產生大變形和破壞,必須對其進行加強支護。巷道加強支護要符合以下原則:不能惡化原有支架的受力狀況;能夠減小塑性區的擴展;能夠增加塑性區圍岩的強度,加強圍岩自承載能力;經濟合理、施工方便,不影響巷道正常使用。自開切眼起,回采巷道就會受到采動壓力等的影響,因此,加強支護需要從開切眼的時候就實施。
對於應力較大、變形嚴重的回采巷道,可以在工字鋼梯形支架或U型鋼拱形支架之間打錨杆和鋼笆網,以此來加強回采巷道的支護。通過打入錨杆並鋪設鋼笆網,將原有的支架—圍岩體係變成支架—錨固層—圍岩體係,很好地加強了支護效果。錨杆—鋼笆網促使巷道周圍形成錨固圈,增加了巷道的自承能力和穩定性。並且保證了巷道頂部岩體的完整性,從而使支架受力均勻,充分發揮了U型鋼支架的可縮性。
4 結論
經過多年的發展,我國煤礦巷道支護取得了長足的進步,支護方法和效果比過去大大加強,帶來了重大的經濟效益。盡管如此,我國煤礦巷道支護還存在許多問題,仍是製約生產和安全的重大因素,需要我們繼續開拓,探索出更優越的新的支護方法。
參考文獻
[1]高巍,王偉,王豐敏.煤礦回采巷道變形破壞機理及其加強支護[J].煤炭技術,2005(9).
[2]趙同彬,尹延春,譚雲亮,邱月.錨杆界麵力學試驗及剪應力傳遞規律細觀模擬分析[J].采礦與安全工程學報,2011(2).