煤矿深部充填开采地压活动规律及控制研究

理论广角　Ｉ■　Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　煤矿深部充填开采地压活动规律及控制研究　吕春思　（黑龙江省德利能源股份有限公司铁麒煤矿）　［摘要］目前我国的煤矿行业得到了快速的发展，越来越多的煤矿被发现并进行开采。在为社会生产带来更多煤炭资源的同时，也加大了煤矿区开采的难　度。尤其是深度开采后的采空区会出现地压活动，给进一步的开采工作带来一定的安全威胁。为了能够保证煤矿开采作业的安全，需要对地压活动规律进行研究，　并采取已经的控制措施。现本文就以某煤矿为侧，来探讨煤矿深部充填开采地压活动规律，并探究其控制措施。　［关键词］煤矿；深部充填；开采区，地压活动；控制措施　中图分类号：Ｆ１５９．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１５）２５－０３９０一Ｏ１　在煤矿的开采过程中，需要对当地的地质情况进行详细勘探和分析，以保　证开采作业的安全顺利进行。尤其是对于一些深部地压处于动态变化情况的矿　区，更要做好地质调查和研究工作。因为在煤矿未开采之前，矿区的地质情况、　地应力以及地下水处于一种稳定状态，而当开采到一定程度时，这种稳定状态　性有关。最大主应力方向接近南北向，与矿体走向基本平行，且矿体上下盘形成　一定的承压区和卸压区。因此，井巷走向应尽量与最大主应力方向平行，避免布　置在应力集中区，巷道断面选择金属矿山常用的三心拱。矿区由于深部矿体形　态的变化，导致其大部分巷道处于矿体上盘，丽有些水平沿脉巷道则更是处于　矿体上盘或矿体中。由于沿脉巷道的服务时间长，是影响分段回采安全稳定性　就会被打破，从而引起一定的应力变化，此时若不对地应力和相关地压活动规　律进行调查研究和分析，就很有可能对开采工作产生不利影响。　１　矿区概况　的关键因素。但是矿体上盘往往是应力集中区，在巷道开挖形成过程中，围岩应　力变化大，承载能力降低快，特别当有软弱夹层穿插时，也会发生变形破坏。而　从调查结果看，上盘巷道位置是受地压影响最大的部位，上盘沿脉巷道破坏变　某煤矿区的一个大型煤矿基地，有两个煤矿体，分别是ｌ０ｏ号煤矿及其延伸　部分１Ｏ５号煤矿，其中蕴含了大量的煤矿资源，具有很大的开发价值。其中ｌ０ｏ号　矿体标高＋６９Ｏｍ～一７９ｍ，１０５号矿体标高一７９ｍ以下，已延伸到－３００ｍ水平，由　于１０ｏ号矿体与１０５号矿体在空间结构上的连续性，两者的地质特征基本相同，　都赋存在中泥盆统生物礁灰岩中。目前，Ｉ（Ｄ－￣矿体已经基本回采完毕，１０５号矿　体主要回采中段为一ｌ５１ｍ～－２００ｍ，由于民采盗采的原因，１０５号矿体受到很大　破坏，形成很多大小不一的采空区，已探明较大空区约２０多个，严重破坏矿体完　整性，导致因采空区崩塌而引发的矿震事故频发，严重影响回采工作的安全性。　从２０００￣以来，该矿区投入大量人力物力对空区进行充填处理，空区已基本保　持稳定，为１０５号深部矿体回采创造的有利的人工条件。　形非常严重，尤其离矿体较近的巷道。为了减轻这些关键巷道的变形破坏，应尽　量减少在上盘围岩中布置巷道。如必须布置时，也应避开应力峰值区，即离开矿　体１５～２０ｍ以外。对于布置在下盘的巷道，应尽量放置在卸压区，但也应该避开　回采移动支承压力峰值区的影响。　３．２深部地压灾害的充填控制　矿区开采由浅部进入深部开采一直都受民采空区包围下作业，开采区周围　是复杂、全方位的民采空区环境，因此矿区体正常开采只是增加了已存在空区　的规模与数量，并形成了复杂的扰动应力场，在矿区开采过程，多次出现采空区　冒落而引发矿震事故，严重影响矿山的生产安全，矿区近年来投入大量人力物　力对盗采空区进行充填处理以形成上部稳定的采矿环境，充填采空区能有效的　防止顶板冒落形成冲击地压，保证安全的采矿环境。　根据自身生产实际现状及技术经济分析的基础上，矿区目前采用以胶结细　集科管道多相流泵压输送充填为主、码包充填为辅的充填形式。其充填原则为：　重点充填区采用１：４水泥沙浆充填，次重点充填区采用１：８水泥沙浆充填，一般　性充填区采用废石码包充填。高峰公司尾砂胶结充填系统由地面砂浆制备站和　２、煤矿深部充填开采地压活动规律研究　矿体由上至下延伸深度超过ｌＯ００ｍ，矿体水平投影为马蹄状，由地表向深　部延伸过程中，其走向、倾角，形态都发生改变　从＋６９０ｍ至＋５０ｍ，矿体从大变　小，从陡变缓，从＋５０ｍ以下，矿体从小变大，从缓变小，特别是在倾角倾向转换　部位，矿岩受地质挤压扭转作用的影响，因而局部矿段岩体破碎。加之矿区受民　采破坏严重，导致１０５号矿体中有大小不一、形态各异的几十个空区，这些空区　的存在对矿区原岩应力影响较大，严重破坏了岩体应力场的平衡状态，并形成　应力集中区。虽然矿区对民采空区进行了充填，但并不能完全消除民采空区造　成的应力场叠加。在矿区上向分层充填开采中，回采造成的应力变化与原来民　井下管道输送系统组成。地面砂浆制备站制备好充填砂浆后，由搅拌桶经漏斗　灌人井下管道，总体上经漏斗下部的２０ｍ高天井和充填斜井至＋４２０ｍ水平，进　入１号盲斜井到＋２１０ｍ水平，再经ｌ１号盲斜井到一５０ｒｎ水平，然后从一５ｏｍｚ￣接　到各充填作业点。　另外，科学合理的生产管理措施能有效控制地压，保证生产安全。深部开采　采扰动地压相叠加，形成了矿区更为复杂的地下采动地压和一定的高应力区　域。其地压活动规律主要体现在以下几点：　第一，矿区充填法开采中地压活动具有明显的规律性，在１０５号矿体各水平　合理的回采工艺、缩短采矿工程服务年限、地压　显现的监测与预报等。　４　结柬语　都不同范围和程度的出现应力集中区域，而且应力集中范围基本在５０－５４号勘　探线附近；应力集中部位主要分布在矿体上盘区域，而在矿体下盘区域有一定　范围和程度应力降低。第二，回采空区充填后对整体应力场分布特征没有太大　影响，特别是对最小主应力的分布状态影响不大，但是却对各水平最大主应力　场集中程度有明显影响，即空区充填后应力集中程度有所降低，表明充填可以　有效转移承压区应力集中程度，从而起到应力转移和释放的作用。第三，该矿一　１５１ｍ水平以下矿体倾向发生改变，导致大部分井巷工程处在矿体上盘，即一　１５１ｍ水平以下各水平处于上盘（主矿体西盘）的工程容易受上盘应力集中破　综上所述，在煤矿的开采过程中，必须要加强对地质情况的勘查与分析，尤　其是对于已经进行深度开采的煤矿区，更应该如此。因为采空区的应力会发生　变化，出现一定的地压活动。若不采取有效的措施加以控制，会极大的影响后期　的煤矿开采工作。本文结合某煤矿的实际情况，对深部充填开采地压活动规律　及控制措施进行了简单探究，希望能够为相关人员提供一些借鉴。　参考文献　…１王文杰．高应力区卸压与锚杆支护对巷道稳定性影响分析［　金属矿　山．２０１０（１０）．　［２］勾攀峰，韦四江，张盛．不同水平应力对巷道稳定性的模拟研究［Ｊ］．采　矿与安全工程学报．２０１０（０２）．　［３】王文杰．高应力区巷道卸压支护技术及应用【Ｊ］．金属矿山．２０１０（０３）．　坏，该矿大量井巷工程布置在上盘承压带上，这成为导致该矿深部地压活动频　繁的主要原因，不利于井巷工程的维护和安全生产。　３　煤矿灏部地压综合控制措施　３　１采场与巷道矿压控制措施　井巷工程的地压控制最为直接的方法是支护与加固。可分别采用管缝锚杆　支护　玻璃钢锚杆支护、喷锚网联合支护、钢支架支护等支护方式。　［４】李夕兵，姚金蕊，富凤强．硬岩金属矿山深部开采中的动力学问题【Ｊ】．　中国有色金属学报．２０１１（１０）．　井巷的布置方式影响其稳定性，井巷的位置、走向及断面形状都与其稳定　３９０｛科技博览