[摘 要]伴隨社會進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國煤礦開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，煤礦開采深度不斷增加，深部開采煤礦已成為煤礦生產(chǎn)的必然過程。從現(xiàn)階段技術(shù)水平來看，煤礦生產(chǎn)與日后礦井建設(shè)治療、煤礦生產(chǎn)效率間存在著密切聯(lián)系。如何借鑒國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)理念提高煤礦深部開采效率，是相關(guān)企業(yè)在發(fā)展進(jìn)程中所面臨的主要挑戰(zhàn)。本文以礦井深部開采為切入點分析影響礦井深部開采的風(fēng)險因素，就提出具體的巷道支護(hù)與圍巖相互作用原理進(jìn)行深入探究，旨在為相關(guān)技術(shù)人員積累更多的工作經(jīng)驗。
　　[關(guān)鍵詞]礦井深部；開采礦壓；支護(hù)技術(shù)
　　中圖分類號：S633 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0039-01
　　自進(jìn)入21世紀(jì)以來，在社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健發(fā)展的大背景下，我國礦井深部開采技術(shù)水平已取得一定進(jìn)步及發(fā)展，社會對于礦井深部開采提出全新的要求及標(biāo)準(zhǔn)。為了順應(yīng)時代發(fā)展潮流滿足日趨嚴(yán)格的礦井深部開采要求，礦井深部開采技術(shù)重心逐步向分析影響礦井深部開采風(fēng)險因素及提出具體的巷道支護(hù)與圍巖相互作用原理轉(zhuǎn)變。同時，伴隨煤炭開采技術(shù)不斷進(jìn)步，煤炭開采設(shè)備日趨豐富煤層開采深度日益增加，尤其是我國東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快能源消耗量大且缺口較大，促使礦井深入開發(fā)成為不可阻擋的發(fā)展趨勢[1]。從產(chǎn)煤國家差異性角度來看，其煤層賦存條件及技術(shù)設(shè)備間差異性較大且所面臨的深部開采問題也不盡相同。鑒于此，本文針對礦井深部開采礦壓與支護(hù)技術(shù)的研究具有重要意義。
　　1.礦井深部開采的概述
　　伴隨煤炭開采技術(shù)不斷進(jìn)步，煤炭開采設(shè)備日趨豐富煤層開采深度日益增加，以我國東部地區(qū)為例經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快能源消耗量大且缺口較大，促使礦井深入開發(fā)成為不可阻擋的發(fā)展趨勢。從產(chǎn)煤國家差異性角度來看，其煤層賦存條件及技術(shù)設(shè)備間差異性較大且所面臨的深部開采問題也不盡相同[2]。國際對深井暫時缺乏詳細(xì)的界定標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)學(xué)者建議煤層深度研究必須與自身國家國情相結(jié)合，目前我國尚未明確界定深井且采深超過700米區(qū)域超過50處占總體8.35%、采深超過800米區(qū)域超過25處。在礦井開采深度不斷增加的大背景下，礦井中礦壓日趨強(qiáng)烈，客觀上加劇巷到維護(hù)工作量及工作難度。
　　同時，地下溫度不斷上升加劇勘測工作困難，一旦開采條件不斷惡化深受生產(chǎn)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效應(yīng)雙重影響促使礦井深部開采出現(xiàn)全新問題。從深部煤層開采角度來看，以礦山壓力為影響礦井深度開采效果的主要因素，深受高應(yīng)力作用影響圍巖發(fā)生相對應(yīng)移動且位移劇烈造成巷道出現(xiàn)嚴(yán)重變形破壞巷道完整性，尤其是進(jìn)行開采底板巖石的過程中拱形金屬支架及結(jié)構(gòu)封閉式支護(hù)巷到出現(xiàn)變形問題[3]。巷道開掘后短暫時間內(nèi)出現(xiàn)喪失穩(wěn)定性問題客觀上加劇圍巖收縮變形問題及巷道維護(hù)工作量、工作難度，造成巷道維護(hù)工作所投入的成本不斷增長成為煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
　　由于巷道內(nèi)圍巖變形速度較快且變形量較大，客觀上擴(kuò)大巷到周邊變形范圍，換而言之對深井巷道來說巖石性質(zhì)對其影響較為明顯。伴隨巷道不斷深入，巖性間差異逐漸于巷道圍巖變形處發(fā)生進(jìn)行性展現(xiàn)。從巷道角度來看，其維護(hù)成本較高且伴隨掘進(jìn)深度及掘進(jìn)所取得的位置處于不斷變化的過程，巷道存在出現(xiàn)大量廢棄或大量閑置的可能性，但是巷道支架工作特殊性要求較為嚴(yán)格，對可縮量、工作阻力及初撐力均存在較為明確的要求[4]。此外，雖然面向通過大支架型號組織巷道圍巖變形實現(xiàn)難度較大，但是使用加大型號對巷道圍巖變形存在一定的輔助修復(fù)作用。
　　2.礦井巷道支護(hù)與圍巖間相互作用原理
　　一般說來，巷道支護(hù)難以立即開挖支護(hù)無法發(fā)揮其及時作用，普遍于直到周圍巖石發(fā)生一定變形后巷道支護(hù)方能發(fā)揮其有效作用，并且巷道支護(hù)與周圍巖石間相互作用為巷道支護(hù)支撐阻力提供強(qiáng)有力的支持，有效控制周圍巖石塑性區(qū)發(fā)展及圍巖變形以達(dá)到保持周圍巖石穩(wěn)定性的目標(biāo)。同時，巷道支撐剛度越低、支撐效果越強(qiáng)、支撐荷載越小則支撐阻力越小、巷道巖石變形越大。從軟巖路面來看，受壁巖壓力相對較大的影響，巷道支護(hù)難以抵抗墻體壓力盡量允許適當(dāng)變形或收縮以達(dá)到獲取較小支撐阻力的目標(biāo)，進(jìn)一步適應(yīng)較大的圍巖變形保證圍巖的穩(wěn)定性。
　　同時，巷道支撐剛度不得過小或滯留時間過長直接影響其使用年限不利于后期維修，巷道支護(hù)最小阻力盡量控制最低或無松動破碎面積。目前研究成果中組合拱理論、組合梁理論及懸架理論是巷道螺栓支撐設(shè)計中最為經(jīng)典的理論，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域得到越來越多技術(shù)人員的認(rèn)可，尤其是懸架理論以巷道周圍破損的弱巖石錨固于深硬巖石上錨固理論為內(nèi)在本質(zhì)。有學(xué)者利用可能發(fā)生拱形的巷道懸架理論明確提出螺栓支撐計算方法，并且組合梁理論主要通過多層薄巖層夾在一體內(nèi)形成具有較高承載力的厚巖梁理論。此外，提出螺栓支撐梁詳細(xì)設(shè)計方法及程序，錨固區(qū)外巖石及錨地區(qū)巖層綜合考慮提出優(yōu)化梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
　　此外，復(fù)合拱理論是深井采礦技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中利用錨固及噴射等方法完成采礦過程的設(shè)計方法，其實質(zhì)為通過形成周圍巖石壓縮控制2個楔形剪切滑塊保證后續(xù)流程。從圍巖狀態(tài)角度來看，圍巖是巷道礦壓控制的核心基礎(chǔ)要素，一旦圍巖被破壞則深井巷到變形量大小及支護(hù)難度大大增加。除受自身力學(xué)性質(zhì)的影響，更多的是對受區(qū)應(yīng)力場控制，尤其是圍巖作用力超過其原有承受力時存在破壞圍巖的可能性，而控制深井礦壓的重要因素為時時關(guān)注圍巖狀態(tài)及時予以加固處理。
　　3.結(jié)語
　　通過本文探究，認(rèn)識到巷道圍巖變形規(guī)律及巷道支護(hù)理論是我國礦井深部開采的主要研究方向，客觀上要求廣大技術(shù)人員以巷道支護(hù)、圍巖穩(wěn)定條件及支護(hù)與圍巖間作用關(guān)系為切入點著重分析巷道支護(hù)與圍巖相互作用原理，為保證礦井巷工程經(jīng)濟(jì)性及安全性奠定夯實基礎(chǔ)。同時，礦井巷道布局設(shè)置以避開應(yīng)力集中區(qū)域為前提條件盡量選擇穩(wěn)定性較強(qiáng)的巖石部分，尤其是在深部開采過程中盡量設(shè)置巖巷，有學(xué)者經(jīng)研究表明當(dāng)開采深度處于800米至1000米時不得僅使用傳統(tǒng)支護(hù)方式完成巷道維護(hù)。
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