科技与生活杂志：浅谈深井巷道国内外研究现状 |
| 2012-11-29 09:52 作者：牛王飞 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月29日文】据《科技与生活》杂志2012年第17期刊文，进入深部开采以后，由于岩层压力大，巷道因岩变形量显著增大，支架损坏严重，巷道翻修量剧增，巷道维护变得异常困难。深井巷道的矿区控制已经成为深部开采能否顺利进行的制约因素之一。为此，进入深部开采的世界各采煤国都做了大量研究，取得了可喜的成果。
1国外的研究
原西德、前苏联、波兰、英国、比利时、荷兰和日本等国都对深部开采的巷道矿压及其控制措施进行了大量研究。而尤以较早进入深部开采的原西德和前苏联的研究最为突出。同时，前者也是侧重深井巷道矿压控制实用技术研究的代表，而后者是侧重深井巷道矿压控制理论研究的代表。早在60年代。原西德就己经开始研究800m～1200m的深部开采问题。70年代开始研究1200m～1500m，80年代开始研究1600m的深部开采问题（原西德将开采深度超过1200m称为超深开采或大深度开采），井且建立起了集现场实测、模型实验和理论计算于一体的“岩层控制系统”。前苏联紧随其后，己着手研究1000m～1400m的深部开采问题。
从总体工看，国外的研究一方面是将己有的岩石力学与矿山压力成果应用于深部开采，但同时还结合深部开采的特殊性和本国国情对深井巷道矿压控制进行了专门研究。通过现场观测、相似材料模拟实验、计算机数值模拟计算和理论分析等多种手段对深部开采应力、巷道矿压显现规律和深井巷道矿压控制技术等进行了大量研究，获得了大量成果。
2国内的研究
与深部开采的历史和现状相适应，由于我国煤矿进入深部开采较晚，因此与前苏联和德国等相比，我国在深井巷道矿压控制的理论研究和实践方面部有较大差距，还没有一套较为系统、完善的深井巷道矿压控制体系。
可喜的是，虽然我国对于深井巷道矿压控制的研究起步较晚，但这个问题己经引起了越来越多人的重视。近几年发展较快，己有不少成果公开发表。国内的研究成果主要有以下几方面：
①我国进入深部开采的矿井如开滦赵各庄矿、淮南九龙岗矿、抚顺龙风矿和阜新王家营矿等都建立了适合本矿条件的深井巷道围岩稳定性评价（分类）方案。
如中国矿业大学与开滦矿务局合作，以“松动圈”为指标，对赵各庄矿深部巷道进行了分类：淮南九龙岗矿以巷道掘出后10d时两帮相对移近量作为判断巷道稳定性的指标。
②各矿都根据本矿的实际确定了合理的巷道位置，井逐步寻求深井巷道的合理支护方式和支护参数，己经取得了较好的效果。
③对松动爆破卸压、开槽（缝）卸压和导酮卸压等进行了理论分析、数值计算、相似材料模拟实验和现场工业性试验，取得了预期的卸压效果。
④对深井巷道围岩稳定性、深井巷道矿压显现与支护和深井巷道锚明支护机理等进行了理论探讨、实验室试验和现场实践。
3深井巷道开采的主要特征
3.1巷道变形量大
深井巷道矿压显现的显著待点之一是巷道开挖就产生大的收敛变形量。这一特点是山深井巷道围岩处于破裂状态和深井巷道围岩有较大的破裂范围决定的。
国内外深部开采的实践表明，开采深度为800m～1000m时，巷道变形量达1000mm～150mm甚至更大，与开采深度和岩石力学性质（破裂区厚度）等因素有关。
3.2巷道初期变形速度快
①巷道围岩破裂区的形成经历了一个时间过程（此时间过程的长短与围岩破裂范围即破裂区厚度有关）。
②深井巷道围岩破裂的发展速度在巷道刚开掘时较快，以后逐渐哀减，自至破裂区完全形成。原因是巷道刚开掘（爆破或机械切削）时。山于应力平衡状态被突然打破，原来山巷道掘进断面轮廓内岩石支撑的工覆岩层重量转加给巷道围岩，在巷道围岩中形成支承压力。深部开采的巨大支承压力与巷道周边处于单向应力状态的巷道围岩强度之间的极大反差很快使巷道周边的围岩遭到破坏，应力继续向巷道围岩深部转移。远离巷道周边，应力状态逐渐改善，围岩强度不断提高，同时。支护也将山于巷道围岩产生的大的变形而逐渐起作用。因此，巷道围岩破裂的发展速度逐渐减小，最后完全停止，达到新的应力平衡状态。
3.3地压大
①原岩应力大。原岩应力包括自重应力、构造应力以及赋存在岩体中的水和
瓦斯对岩体的压力等。自重应力随埋藏深度的增加而增大。构造应力实际工是构造残余应力，当开采深度大时，构造应力山于释放困难，残余构造应力大，地下水和瓦斯赋存在岩体中，一般情况下，其赋存量和压力随赋存深度增大而增大。因而，在深矿井开采中原岩应力大。
②岩体塑性大。岩石的变形特性与受力状态有关：当侧向压力山零（单向受力）逐渐增加时，岩石的塑性会逐渐增加。在深矿井开采中，山于原岩应力大，主要是侧向应力的增加使岩体的塑性增大。当开采到一定深度时，岩体会进入完全塑性状态。此时，原岩应力为三向等压，即所谓的静水压力状态。
③矿山压力显现剧烈。矿山压力显现剧烈是深矿井开采中原岩应力大和岩体塑性大的主要表现。矿山压力显现剧烈表现为:
3.4巷道底臌量大
底臌量大是深井巷道矿压显现的又一个显著特点。而且，从国内外的有关报道看，深部开采的巷道底臌现象具有普遍性。据前苏联对部分深井资料的统计分析：
①随开采深度增大，易于产生底臌的巷道比重越来越大;
②底臌量及其在顶底板相对移近量中所占的比重随开采深度增大而增大。
3.5地温高
地温是指井下岩层的温度。一般情况下，地温随深度增加而呈线性增加，其增高率用温度梯度（0C/hm，hm=100m）表示。地温决定着井下采掘工作面的环境温度，即矿井温度。在深矿井开采中，矿井温度一般都比较高，会影响人体健康，有时甚至会远高于人体所能承受的最高温度。
3.6矿井瓦斯大
矿井瓦斯（绝对）涌出量大矿井瓦斯（绝对）涌出量随开采深度增加而增大，其原因是:
①一般情况下，煤层埋藏深，煤层瓦斯含量大。
②煤炭开采强度随采深增加而增大。
4结论
随着我国煤矿开采规模的扩大，开采深度的逐渐增加，深部开采己经成为煤矿生产的必然过程。深部开采中遇到的矿压、地热、瓦斯等主要技术问题日益增多，对当前的煤矿生产和今后矿井建设的影响日趋严重。因此，如何面对深部开采的复杂地质条件，及时解决深部开采所涉及的技术性问题，从长远看，它将对安全、经济、合理地开发深部煤炭资源有重要的战略意义。
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