回采巷道變形破壞機理及其支護方法
理論研究
作者：郭峰峰
摘要 煤礦回采巷道的變形破壞將會嚴重影響采煤效率，阻礙設備運輸和通風，增加企業的經濟負擔和安全瓶頸。本文總結了煤礦回采巷道變形破壞的直觀表象，並深入分析了巷道變形的發生機理，在此基礎上探討了加強巷道支護的方法。
關鍵詞 煤礦；回采巷道；變形；支護
中圖分類號TD82 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）77-0060-02
在煤礦回采工作麵推進的過程中，受采動影響回采巷道容易發生各種變形。回采巷道的變形破壞將會嚴重影響采煤效率，造成工作麵半停產或停產，阻礙設備運輸和通風，增加企業的經濟負擔，並且給井下工作人員的生命安全造成嚴重影響。深入分析煤礦回采巷道變形破壞的特點以及破壞機理，探討加強巷道支護的方法，可以為煤礦安全生產提供保障。
1 煤礦回采巷道變形破壞特點分析
煤礦回采巷道發生變形破壞，最直觀的表象為：巷道斷麵的形狀發生改變，斷麵麵積減小；支架在壓力作用下產生很不規則的變形，或者直接折斷，形成爬行巷道；壓蹦U型鋼支架卡子螺栓；支架頂梁被壓彎折斷，高壓力將棚腿擠進巷道圍岩，或者擠入底板內，出現底鼓現象。這些情況的出現將會嚴重影響礦井機電設備以及煤炭的正常運輸，加大了通風阻力，增加了瓦斯積聚的危險，導致工作麵的推進難以進行，容易造成工作麵停產。另外，一旦回采巷道出現變形破壞後，為了維持生產，需要對巷道進行擴幫處理、臥底翻修，並需要將因此而產生的渣物清理後運出，這無疑會花費大量的人力財力和物力，並會大大增加工作麵停產時間。大大降低了勞動生產率，增加了噸煤成本，並增加了威脅礦工人身安全的危險因素。
煤礦回采巷道的變形破壞通常具有如下特點。對於單一煤層，如果回采巷道將煤層的頂底板作為自身的頂和底，即所謂的一次采全高，並且煤層頂底板比較堅固的情況下，此時的回采巷道一般能長時間保持穩定不發生大的變形破壞，在煤礦開采過程中不需要專門對其再加固和再翻修。但對於位於複雜地質條件附近的回采巷道，需要經常對這些巷道進行加強支護，不斷維修，這類回采巷道往往需要花費較大的精力去維護。
對於某一煤礦回采巷道，巷道當中靠近采煤工作麵，受采動影響強烈的部位最容易發生變形破壞。而遠離采動影響範圍的部位，情況要好一些，相對而言，這些部位不易發生變形破壞。
相同情況下，使用工字鋼支架來支護回采巷道，其支護效果遠遠比不上采用拱形支架的支護效果。通常采用拱形支架來支護煤礦回采巷道，巷道的變形量較小，對生產造成的影響不太大。
對於厚煤層分層開采，當把回采巷道布置在煤層下分層的時候，回采巷道就被置於鏽結假頂下，這類巷道的穩定性較差。相比而言，如果把回采巷道布置在上分層中，回采巷道的頂板即為煤層頂板，這類巷道的穩定性比下分層當中的回采巷道穩定性要強，更易維護。
2 造成煤礦回采巷道變形破壞的機理分析
找出煤礦回采巷道變形破壞的機理，就可以對症下藥尋找出阻止巷道變形破壞的辦法。
經過挖掘施工後形成了回采巷道，形成後的回采巷道是否會發生變形破壞，這主要取決於兩方麵的因素，一是圍岩本身的力學強度，通常圍岩的力學強度越大、硬度越高，巷道就不易發生變形破壞，維護巷道的工程量就相對較小。另一個主要因素是圍岩受到的應力大小，一般情況下，若巷道圍岩的力學強度一定，圍岩受到的應力越大，其變形破壞程度越嚴重。當圍岩應力小於圍岩的屈服強度時，此時圍岩處於彈性狀態，巷道變形很小，基本上不用采取支護手段。一旦圍岩受到的應力遠大於其自身的強度極限，圍岩進入塑性區，塑性區的圍岩受力後很容易發生變形，從而導致巷道的整體變形破壞。