煤矿沿空掘巷合理煤柱宽度及围岩控制技术研究

煤矿沿空掘巷合理煤柱宽度及围岩控制技术研究

焦杰

陕西能源凉水井矿业有限责任公司

摘要：煤矿沿空掘巷是煤矿生产的重要环节，合理的煤柱宽度和围岩控制技术对矿山的安全和高效运营至关重要。本研究通过分析煤柱宽度对矿山稳定性和生产效率的影响，以及探讨围岩控制技术的应用，提出了一套综合的煤柱宽度决策和围岩控制方法，以提高煤矿生产的可持续性和安全性。

关键词：煤矿；沿空掘巷；煤柱宽度；围岩控制；研究；

引言：

沿空掘巷是煤矿中一种常见的采煤方式，其成功与否直接关系到煤矿的生产效率和安全性。煤柱宽度的选择和围岩控制技术的应用是决定沿空掘巷稳定性的重要因素。本研究旨在探讨如何确定合理的煤柱宽度，并研究围岩控制技术，以提高煤矿生产的可持续性和安全性。

一、煤柱宽度对矿山稳定性的影响

1.1 煤柱宽度与支护难度

煤柱宽度的选择直接影响到矿山巷道的支护难度。当煤柱宽度较小时，相邻的岩层之间的距离有限，支护结构（如支柱和木材支架）需要更频繁地布置以维持巷道稳定。这增加了支护工作的难度和工作量，因为支柱和支架需要更频繁地安装和维护，同时也增加了矿工在狭窄空间内工作的风险。此外，较小的煤柱容易受到挤压和挤出现象的影响，导致支护结构的变形和巷道的变窄，进一步危及了巷道的稳定性。相反，较大宽度的煤柱可以减轻支护难度。更宽的煤柱提供了更多的空间，支柱和支架的布置相对较少，减少了工作量和支护成本。此外，较大的煤柱也有助于减少挤压和挤出现象的发生，提高了巷道的稳定性。

1.2 煤柱宽度与生产效率

煤柱宽度的不当选择也会对矿山的生产效率产生直接影响。当煤柱宽度过大时，虽然可以提供更多的支护空间，但会浪费煤炭资源。这是因为较大的煤柱占用了煤炭储量，导致采煤工作面的煤炭开采率下降，降低了矿山的煤炭回收率。相反，煤柱宽度过小会限制采煤设备的操作空间，降低了生产效率。采煤设备需要在狭窄的巷道内进行操作，导致采煤速度下降，并增加了设备的维护和修理频率。这不仅增加了矿山的生产成本，还可能导致生产计划的延误。

综上所述，合理选择煤柱宽度对于维持矿山稳定性和提高生产效率至关重要。需要在支护难度和生产效率之间找到平衡，以确保矿山的安全、高效运营和最大化的煤炭回收率。这需要综合考虑地质条件、采煤设备、煤炭资源储量等因素，并采取相应的支护措施以确保矿山的稳定和可持续性。

二、围岩控制技术的研究

2.1 预应力锚杆技术

预应力锚杆技术是一种有效的围岩支护和巷道稳定性提高的工程方法。该技术通过在煤巷中安装预应力锚杆，应用预压力使锚杆受到拉伸，从而增加了围岩的抗压和抗剪能力，减少了围岩的变形和位移。以下是预应力锚杆技术的主要特点和应用。

2.1.1 特点：1）强化支护：预应力锚杆通过引入预压力，可以有效地强化支护结构，增加了支护系统的稳定性和承载能力。2）减少围岩变形：预应力锚杆的作用使围岩承受更大的应力，降低了围岩的变形和位移，减轻了围岩压力对巷道的影响。3）长期稳定性：由于预应力锚杆的应用，支护系统的稳定性可以长期维持，减少了维护工作的频率和成本。4）适用性广泛：预应力锚杆技术适用于各种地质条件和巷道类型，包括软弱围岩、高地应力地区和大断层带等。

2.1.2 应用：1）煤巷支护：在煤矿巷道中，预应力锚杆技术是一种常见且有效的围岩支护方法。通过应用预应力锚杆，可以加强巷道围岩的稳定性，减少岩层的开裂和崩塌，提高煤巷的安全性，降低事故风险。2）隧道工程：在地铁、高速公路隧道、水利隧洞等地下工程中，预应力锚杆技术被广泛应用于围岩支护。这有助于确保隧道的安全和持久性，防止围岩塌方和隧道结构损坏。3）岩石工程：在岩石工程中，如岩体边坡稳定、坡面支护和岩体锚固等领域，预应力锚杆技术也发挥着重要作用。通过张拉锚杆并施加预压力，可以有效地减少岩体的位移，降低崩塌和滑坡的风险，保护人员和财产安全。4）基础工程：在建筑工程中，预应力锚杆可用于加固基础，提高地基的承载能力和稳定性。这种应用有助于确保建筑物的结构安全，并防止地基沉降问题。5）煤矿井巷支护：预应力锚杆技术还可用于煤矿井巷的支护，包括主要井巷、风井巷和废弃井巷。它可以增加井巷的稳定性，防止井巷塌方和坍塌，保障矿工的安全。

总之，预应力锚杆技术在地下工程、岩石工程、基础工程以及矿山等多个领域都有广泛的应用，其强化围岩支护和稳定性的效果得到了广泛认可。通过合理的选择和应用，预应力锚杆技术有助于提高工程和巷道的安全性、持久性和可靠性。

2.2 围岩注浆加固

围岩注浆加固是一种广泛应用于地下工程和矿山支护的技术，其核心原理是通过注入特定的浆料材料来填充围岩裂隙和孔隙，从而增加围岩的强度和稳定性。以下是围岩注浆加固技术的主要特点和应用。

2.2.1 特点：1）增强围岩强度：围岩注浆可以显著增加围岩的强度，减少其破裂和崩塌的可能性。浆料填充围岩裂隙，形成一种坚固的支撑体，提高了围岩的抗压和抗剪能力。2）减少变形和位移：注浆加固可以减少围岩的变形和位移，使巷道更加稳定，降低了巷道坍塌和塌方的风险。3）高度适应性：围岩注浆加固技术适用于各种地质条件，包括软弱围岩、断层带和高地应力地区。4）操作便捷：注浆设备相对容易操作，施工过程相对简单，能够快速实施。

2.2.2 应用：1）煤巷支护：围岩注浆加固技术常被应用于煤矿煤巷的支护。通过注浆填充围岩的裂隙和孔隙，可以增加巷道围岩的强度，减少岩层的开裂和崩塌，提高煤巷的稳定性，降低事故风险，确保矿工的安全。2）隧道工程：在地铁、高速公路隧道、水利隧洞和城市基础设施工程中，围岩注浆加固技术被广泛应用于围岩支护。这有助于确保隧道的安全和持久性，预防围岩塌方和隧道结构的损坏。3）岩石工程：在岩石工程中，如岩体边坡稳定、坡面支护、岩体锚固和地下室施工等方面，注浆技术都扮演着关键角色。通过注浆填充岩体的空隙，可以增加岩体的强度，减少岩层的变形和位移，降低岩体崩塌和滑坡的风险，确保工程的安全。4）桥梁基础加固：在桥梁和大型基础工程中，围岩注浆加固技术可用于加固地基和岩石基础，提高基础的承载能力和稳定性。这有助于确保桥梁和基础工程的结构安全。5）水坝和堤防维护：在水坝和堤防的维护工程中，围岩注浆加固可以用于修复和强化坝体和堤防的围岩，提高其稳定性和防渗性，确保水坝和堤防的安全运行。

总之，围岩注浆加固技术在多个领域中都具有广泛的应用，其强化围岩支护和改善地下工程稳定性的效果已经得到了广泛验证。通过合适的设计和施工，可以有效地减少岩体的变形和破坏，提高工程的安全性、可靠性和持久性。围岩注浆加固技术是一种有效的围岩控制方法，可应用于各种地下工程和矿山支护中。通过填充围岩裂隙和提高围岩的强度，可以改善巷道的稳定性，减少事故风险，确保工程和矿山的安全运营。此外，注浆技术还具有灵活性和适应性，可根据具体工程条件进行调整和应用。

结论：

煤矿沿空掘巷的煤柱宽度和围岩控制技术对煤矿的稳定性和生产效率有着重要的影响。通过合理选择煤柱宽度和应用围岩控制技术，可以提高煤矿生产的可持续性和安全性。本研究提出的综合方法为煤矿管理者提供了有价值的参考，有助于改进沿空掘巷的设计和运营，以满足能源需求并确保员工的安全。

参考文献：

[1] 梁玉海,崔光旭,周猛猛.全长锚固锚索支护技术在沿空掘巷的试验研究[J].山东煤炭科

[2] 曹海彬.窄煤柱沿空掘巷技术关键参数研究与应用[J].煤.2022,31(9).

[3] 刘建军,张焦,靖晓颖.综放工作面护巷煤柱的留设研究与控制技术[J].中国矿业.2022,31(8).