深礦井卸壓開採中卸壓巷道控制研究論文
深礦井卸壓開採中卸壓巷道控制研究論文
摘要：在礦山地下開採深度不斷增加，卸壓開採的同時，會導致上覆煤層產生膨脹變形。伴隨透氣性明顯增加，同時讓壓巷道作為回採工作面的排放瓦斯尾巷，有效減少了採壓活動對回採作業的影響，並回收大量損失礦量。
關鍵詞：深部回採巷道：深井：卸壓巷道
隨著人們對煤炭的需求量不斷增加，對礦山的開採逐漸加大，據不完全統計，國外開採的礦山深度已超千米，而國內目前的開採深度也已達到900m。深度開採的開發，伴隨而來的主要問題就是壓力問題，採用卸壓開採的方式可以降低開採區域的應力，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深部回採巷道
A.回採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。影響回採巷道的主要因素一方面是圍巖的應力，隨著巷道的不斷向下深入，圍巖應力會隨著巷道的深入而不斷增加。在巷道深度達到一定程度時，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題。這些問題會導致在深部開採的過程中出現不穩定的因素，包括巖爆等災害性問題。
B.根據已有研究表明，巖爆的出現是由於巖體中有較高的地應力，這種地應力超出了岩石本身的強度，同時岩石本身還具有較高的脆性和彈性。這時如果有地下施工工程不小心破壞了巖體的平衡，就會出現強大的能量破壞岩石，並丟擲。嚴重時可以測到4～6級的震級。
C.影響深井巷道穩定性的因素：岩石中含有膨脹性物質成分，例如伊利石、蒙託石、高嶺石，它們的含量如果超過了相應指標就會產生膨脹，特別是遇到水後更為嚴重，從而導致巷道受到破壞、變形。
隨著開採深度的不斷加深，礦井中的空氣以及巷道周圍的巖體溫度都會升高。井下溫度升高會影響到工人勞動正常熱交換的進行，工人長期在高溫環境中工作會導致一些疾病，如熱疲勞、熱痙攣等。因此工作條件的惡化會導致勞動生產率降低，疾病威脅是深部開採的一個新的問題。
D.回採巷道的服務年限越長，對生產方面越重要的巷道越需要更高的工程質量，以此來保證在生產過程中能夠長期使用，回採巷道的服務年限一般為1~2a，維護時間較短，對於服務年限長的瓦斯抽採巷道或服務年限更長的大巷，經歷下伏煤層回採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。減少巷道的低效加固區，保證巷道的最小加固長度。所以，巷道維護是一個動態的控制過程。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
深部礦井在目前開採中還存在許多問題，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，瓦斯的壓力也會相應增加，而且瓦斯沒有外力的擠壓，所以也沒有逸出。這樣就在開採過程中可能會造成瓦斯突出，在深部礦井中，瓦斯突出是非常危險的。在我國範圍內瓦斯低透氣性煤層分佈很廣泛，一般情況下都會選擇瓦斯含量小，安全隱患可控的煤層開採，但這些可控煤層也有不穩定因素出現，一般利用岩層移動引起的卸壓增透效應，使吸附的瓦斯充分解吸為遊離狀態的瓦斯，並實施瓦斯抽採，在瓦斯充分抽採的基礎上再進行煤層的開採，這也是煤礦防治瓦斯災害非常有效的途徑之一。
B.隨著深部礦井的'深入，其巷道的支護方面就會出現難度，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，岩層組織結構相對穩定，而深部礦井圍巖應力會隨礦井深度的增加而變化。其礦井內部地壓也相應增加。
C.我國煤層的地質構造非常複雜，而煤層的條件則直接決定巷道的佈置方式，適宜開採的首採層常常位於煤層群中間或下部煤層，這就需要在上行卸壓開採採動影響範圍內的特定區域中佈置抽採巷道，這些巷道通常位於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.由於礦井的巷道較長，礦井的通風阻力會受影響，這樣就會導致開採工作的風量不足。
3 卸壓開採
A.卸壓開採是解決高應力區回採的有效手段。卸壓開採主要運用了應力的轉移，將巷道回採區的應力透過相應的卸壓措施轉移到四周，使巷道回採區的應力降低，改善巖體的應力分佈，控制應力增高帶的相互重疊壓力，以便進行順利開採。
B.卸壓開採主要分為垂直卸壓和水平卸壓。其中垂直卸壓是將巷道回採區的壓力轉移到四周，應力明顯降低，便於開採。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採礦工程和採礦人員的危害，降低了安全隱患。
C.卸壓巷道的位置選擇方面尤為重要，因為它是控制回採巷道圍巖變形的有效方法。所以卸壓巷道應選在採空區的集中應力峰值附近最好。為了保護巷道的圍巖壓力，壓煤柱中心應設定相應的彈性區寬度，來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.卸壓區的頂板對於巷道來說是關鍵的部分，因此圍巖巖性、圍巖的應力不同，卸壓巷道的開採位置就會有所變化，垂直方向中，在垮落帶內不可以有巷道，裂痕帶內可以有回採巷道，彎曲下沉帶內可有準備巷道和回採巷道。水平方向中，在採動範圍內都可佈置巷道。但還是要綜合考慮圍巖應力等問題，儘量處於有利的層面中。另外，在高應力區礦塊回採時注意不要多段同時作業。因為多段作業會產生連鎖破壞反應，對巷道產生危害，更會危及施工人員的安全。
參考文獻：
[1]王明洋，宋華，鄭大亮.深部巷道圍巖的分割槽裂痕機制及深部界定探討[J]岩石力學與工程學報，2006，25(9)：1771-1776.