采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护策略

采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护策略

臧经东

内蒙古丹蒙得煤业有限责任公司鑫臻煤矿 017200

摘要：本文旨在探讨采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护策略。首先，概述了岩巷围岩稳定性对于煤矿生产安全与有效开采的重要性。接着，分析了煤矿深部岩巷围岩稳定面临的挑战，包括地应力、岩石力学性质变化等因素的影响。然后，详细介绍了不同的岩巷支护技术和方法，如预应力锚杆、喷射混凝土等，以及其在提升岩巷围岩稳定性方面的应用。最后，总结了现有研究成果，并提出了未来进一步研究的方向和建议。

关键词：采矿工程；煤矿深部岩；巷围岩稳定；支护策略

引言：

随着煤炭资源的日益减少，为了满足社会对能源的需求，煤矿开采逐渐向深部方向延伸。然而，深部岩巷围岩的稳定性问题成为了制约煤矿生产安全和高效率开采的重要因素之一。因此，研究岩巷围岩稳定与支护策略具有重要意义。

本文通过对煤矿深部岩巷围岩稳定性的分析，深入探讨了不同的支护技术和方法在提升岩巷围岩稳定性方面的应用效果，并总结了相关研究成果。通过这些研究，我们可以为煤矿生产安全提供一定的技术支撑和指导，并为未来进一步改善岩巷围岩稳定性提供参考。

1煤矿深部岩巷围岩形成机理

1.1地质构造

在煤矿深部岩巷围岩形成的过程中，地质构造起着至关重要的作用。研究表明，不同类型的断裂、褶皱和断层等地质构造都会对煤矿深部岩巷围岩的稳定性产生显著的影响。这些地质构造的存在不仅会导致岩体的变形和破坏，还会引发地质灾害的发生。因此，在采矿工程中必须充分了解和分析地质构造的情况，并制定相应的支护策略，以确保煤矿深部岩巷围岩的稳定。

1.2岩性

岩性是指岩石的物理、化学和力学特性，对于煤矿深部岩巷围岩的稳定性影响重大。不同的岩性特征会导致岩体的强度、延性、透水性等方面产生差异，进而影响煤矿深部岩巷围岩的整体稳定性。在采矿工程中，必须对岩体的岩性进行准确的识别和评估，并采取相应的支护措施来应对不同类型的岩性，以确保岩巷围岩的稳定。

1.3应力状态

应力状态是指岩体所受到的各向应力大小和方向的分布情况。在煤矿深部岩巷围岩的形成过程中，地下应力是一个重要的因素。应力的大小和分布情况会直接影响岩体内部的稳定性和应力集中的程度。在采矿工程中，必须测量和分析地下应力的大小和方向，并根据实际情况制定相应的支护措施，以避免因应力集中而导致的岩体破坏和灾害事故的发生。

2围岩稳定性分析

2.1数值模拟

在研究煤矿深部岩巷围岩的稳定性问题时，数值模拟方法成为了一种重要的分析手段。通过建立合理的数学模型和基于数学运算的计算方法，我们可以对煤矿深部岩巷围岩的稳定性进行准确的评估和预测。在数值模拟中，我们首先需要确定系统的边界条件和初始参数，并选择适当的数值模型和计算算法。

系统的边界条件包括岩层的物理力学性质、地应力、工作面的采动速度和支护方式等。这些条件对模拟结果有着关键性的影响，因此必须准确地获取并输入到模型中。在选择数值模型时，我们可以采用不同的理论和方法，如有限元法、边界元法或离散元法等。每种方法都有其适用的范围和使用的前提条件，我们需要根据具体情况选择合适的模型。在计算算法上，我们可以使用迭代法、步进法或直接解法等不同的数值计算方法。这些方法在计算过程中根据模型的特点和求解精度的要求选择不同的计算步长和迭代次数，以确保模拟结果的准确性和稳定性。

通过数值模拟，我们可以得到岩巷围岩的应力分布、变形情况和破坏机制等关键信息，为工程设计提供科学依据和支撑策略。同时，数值模拟也可以进行参数敏感性分析和优化设计，帮助工程师针对不同条件下的矿井工作面提出有效的支护措施。

2.2物理模型试验

除了数值模拟方法外，物理模型试验也是研究煤矿深部岩巷围岩稳定性的重要手段之一。通过构建比例缩小的实验模型，我们可以模拟真实的煤矿工程环境，观察岩巷围岩的变形和破坏过程，从而验证数值模拟的结果并提供实验数据。

在物理模型试验中，首先需要选取合适的岩石样本，并进行物理力学性质的测试，如强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角等。这些数据将用于构建实验模型的材料参数，并确定实验的边界条件。在搭建实验模型时，需要保证模型的几何形状和尺寸与实际工程相似，并采取合适的支护措施来模拟真实的工程环境。然后，加载适量的负荷和施加合理的约束条件，并通过应变仪、位移测量仪或摄像机等设备实时记录岩巷围岩的变形情况。

通过对物理实验结果的观察和分析，我们可以获得岩巷围岩的破坏特征、变形机制和支护策略。这些结果可以与数值模拟的结果相互印证，为煤矿深部岩巷的稳定设计和支护方案的制定提供可靠的依据。同时，物理模型试验还可以用于研究不同支护材料和支护方式的效果比较，为工程实践提供有益的参考和指导。

3支护策略

3.1预防性支护

在煤矿深部岩巷的工程中，预防性支护是确保矿井安全和生产正常进行的重要策略。它着重于通过识别并采取措施来预防潜在的地质灾害和岩石失稳问题。

预防性支护需要进行全面的地质勘探和工程测量，以了解围岩的特性、变形特征以及可能存在的岩体结构等情况。这样可以为后续的支护设计提供准确的基础数据；根据具体的地质条件和围岩特性，采用合适的支护措施，如预拱锚杆支护、网片锚杆支护、喷射混凝土等，以增加围岩的整体强度，防止岩体的破裂和坍塌；预防性支护还应结合开采方式和工作面进度，进行合理的巷道布置和支护密度设置。采取合适的间距和数量来安排锚杆、钢架、梁柱支撑等支护元素，使得岩巷能够承受各种荷载和应力，从而保持稳定。

3.2主动支护

主动支护在煤炭采矿工程中扮演着关键的角色，它旨在对岩巷围岩进行积极的控制和加固，以确保岩巷的稳定和生产的连续性。

主动支护需要根据具体的地质条件和岩巷的使用目标，选择适当的支护方法和材料。例如，在较为稳定的地质环境和相对小规模的岩巷中，常见的主动支护方法包括锚索加强、喷射混凝土衬砌和人工钢架支撑等；主动支护还需要注重对岩石变形和运动的监测与分析。通过使用传感器和监测设备，及时获取岩巷围岩的变形数据和应力状态，对岩体的运动趋势进行分析，可以及早发现潜在的问题，并采取相应的支护措施；主动支护还需要与工程施工和运营其他环节紧密协调。例如，在岩巷进行修复或进一步加固时，需要合理安排作业计划，并配合其他工种顺利进行，确保工程的整体进展。

结束语：

本文对采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护策略进行了综述和分析。通过对岩巷围岩稳定面临的挑战以及不同支护方法的研究和应用的介绍，我们发现合理选择和应用支护技术对岩巷围岩稳定性的提高起到了重要作用。然而，目前的研究还存在一些不足之处，需要进一步深入研究。未来的工作可以重点关注岩巷围岩变形和破坏机理的研究，完善支护技术的设计和应用，以提高煤矿深部岩巷围岩稳定性和生产效率。

参考文献:

[1]张喜成. 采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护策略 [J]. 矿业装备, 2023, (12): 7-9.

[2]王余银. 试论采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策 [J]. 科技经济市场, 2020, (04): 120-121.

[3]张明光. 探讨采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策 [J]. 门窗, 2020, (07): 145.