煤炭是工业的粮食,是我国现阶段工业的主要能量来源,我国经济发展对其具有强大的依赖性。我国幅员辽阔,煤炭资源储存量丰富,对其主要运用的是大采高综采模式,但由于其采高较高,煤层和围岩会对巷道产生挤压,存在较大安全隐患,所以要运用有效措施对巷道围岩进行控制。
1 大采高回采巷道的特点
巷道周围的小结构和大结构起着重要作用,小结构是指锚杆与围岩组成的锚固体,以及在巷道四周的锚杆组合支护;大结构是巷道周围的围岩结构,主要包括直接顶、基本顶、顶煤等。巷道周围的小结构和大结构的稳定性直接决定了回采巷道的稳定性。在煤炭开采中,巷道的小结构受大采高回采巷道高度和断面的影响,会发生变化,同时巷道的大结构受覆岩层冒落高度、裂隙带高度、工作面超前支撑压力等影响,也发生了相应变化,所以大采高回采巷道具有特殊性,具有其自身的特点。主要表现在:第一,服务年限短。它一般的有效使用期在2年之内,随着本段工作的结束而报废,对其没有过高的支护要求。第二,巷道断面大、不规则。大采高工作面煤层厚度较大,巷道的挖掘大多沿每层顶底板进行,并布置在煤层当中,这就造成了巷道的断面大、成型不规则,对其的支护工作比较困难,受到煤层的挤压之后会造成严重的变形。第三,巷道维护要求低。从工程角度来看,只要破坏失稳的问题没有在巷道围岩中发生,并且正常生产没有受到巷道断面的影响,便允许巷道有较大的变形量,对它没有较高的维护要求。第四,支承压力峰值达、影响范围大。采高大是大采高工作面的重要特点,这个特点直接增大了工作面顶板的活动空间、加大了基本顶悬臂梁结构的弯距,导致工作面超前支承压力和侧向支承压力的峰值增大,造成了大范围的影响。第五,结构及力学状态处于动态变化之中。随着巷道的不断掘进和工作面的回采,导致巷道的结构和受力不断发生变化。
2 围岩控制的具体策略
煤炭挖掘中,围岩对巷道安全性具有重要影响,我们在工作中要做好对围岩的控制,具体控制措施主要有以下几个方面:
2.1 做好围岩的支护工作
对围岩做好支护可有效保障巷道的稳定性,煤炭挖掘中的巷道工作是一项复杂工程,其力学性能、载荷大小、结构特征等具有很大的不确定性,这就要求必须做好围岩的支护工作。支护工作不仅要充分考虑支架的支撑能力,还要充分运用围岩的天然结构,只有做到支架和围岩结构两者共同承担围岩的支护,才能有效保障巷道的稳定性。围岩的应力与变形具有密切的联系,其承担应力的大小决定了围岩破坏程度的大小。技术人员要严格控制围岩的变形量,防止围岩因变形过大而发生重度破坏,要努力降低围岩应力过于集中的情况,给予其一定的支护力,减小围岩载荷,从而减小围岩的变形量。保持围岩稳定还要对其承载力实时测定,以围岩变形量为依据,增加支架所应承担的载荷,确保围岩因自身承载能力的丧失而造成的强度破坏,因此保障围岩的稳定状态,必须给其提供适当的支护力。煤炭挖掘是一项长期的地下工作,巷道内出现破坏区的现象很普遍,岩石之间相互摩擦、挤压,致使围岩结构发生变形,要对其做好支架支撑,使支护力随结构的变形程度而保持在合理的范围。以上我们可以看出,围岩应力分布和围岩变形过程中,支架的支撑对围岩结构的保护起着巨大作用,技术人员要以围岩的承载结构为基础,利用支架多样的支护形式,保障巷道的稳定性。
2.2 重视整体锚固结构
锚固结构主要由锚杆、护表构件和需要锚固的岩体构成,它是对围岩有效支撑的一种特殊支护体。锚杆是锚固结构的重要工具,对其科学应用可以构建几何形状、结构特征不同的锚固结构体,使得不同的布置方式产生不同的支护效果,从而适应巷道围岩结构的多样性。普通锚固结构和整体锚固结构是锚固结构的常用的两种方式,但整体锚固结构比普通锚固结构的承载能力更高,因为它会使两帮锚固体与顶板锚固体和地板锚固体相互重叠,达到巷道围岩整体稳固的效果。所以在加固围岩时,要多采用整体锚固结构,同时结合普通锚固结构,保证巷道两帮的整体稳定,对围岩破坏区的扩大和变形做好控制。与无支护措施的巷道相比,锚固结构会使围岩应力状态产生保护巷道稳定的变化,具体表现在:第一,围岩应力集中范围在
锚固结构作用下得到减小,与无支护围岩相比,锚固结构分散了过于集中的围岩应力,保障了巷道安全。第二,围岩切向应力集中程度在锚固结构作用下得到提高。锚固体变形模量的提高增加了巷道表面围岩局部区域的切向应力。第三,巷道深部围岩的应力状态在锚固结构作用下得到改善。控制回采巷道围岩的稳定性,要充分发挥锚杆在整体锚固结构的重要作用。
2.3 做好观测分析
对回采巷道围岩稳固性的控制工作并不是一劳永逸的,仅仅依靠建立完善的围岩控制的技术保障还是不够的,技术人员还要定期对回采巷道围岩做好观测工作,及时发现问题并有效解决。观测的主要内容包括三个部分:技术人员要利用多点位移离层指示仪和收敛仪重点加强对巷道顶板围岩、巷道两帮围岩的变形观测和巷道周边表面位移的观测。日常观测的资料可以对巷道围岩变形和破坏情况做出客观反映,为巷道围岩支护工程的建设和改良工作提供依据,从而实现巷道围岩的稳定性。
综上所述,大采高回采巷道围岩控制关系到煤炭生产的安全性,它是一项复杂的工程技术,只有重视围岩控制中的整体锚固结构,做好围岩的支护工作,并加强对围岩控制工程的观测分析,才能做好巷道围岩的安全保障,实现煤炭的生产安全。
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