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复合顶板松软煤层巷道破坏机理及高预应力支护技术
摘要：
为了研究复合顶板松软煤层的破坏机理，提出高预应力支护技术，进行巷道稳定性分析，以确保煤矿巷道的安全生产。通过现场观测及理论分析，发现复合顶板松软煤层巷道挤压破坏机理主要为层间滑动、翻覆、压裂，内部支架结构的断裂与塌陷，且主要工作面中心位置的巷道稳定性受到煤柱宽度的影响较大，而高预应力锚杆支护可以有效地提高巷道的稳定性，减少地压显现，提高煤炭采掘效率。
关键词：复合顶板；松软煤层；巷道破坏机理；高预应力支护技术
一、引言
随着煤炭资源的逐渐枯竭，采煤工作难度越来越大，煤矿安全问题成为重要的社会问题。复合顶板松软煤层巷道破坏问题是煤矿开采中不可避免的现象之一，如何有效地解决巷道稳定性问题，保障矿山安全生产至关重要。本文结合煤矿实际，对复合顶板松软煤层巷道的破坏机理及高预应力支护技术进行了研究，以期为煤矿巷道稳定提供一定的参考与借鉴。
二、复合顶板松软煤层巷道破坏机理分析
复合顶板松软煤层在采煤过程中易受强地压影响，导致巷道破坏。煤层稳定性的变化受地质条件、采煤工艺、巷道尺寸、支护方式等因素的影响，具体表现为以下几种破坏形式：
1.层间滑动
在巷道顶板下方的粘土层或岩石层由于地压作用力，易出现层间滑动，使得巷道顶板的支护失效，巷道变形加剧，最终导致安全事故发生。
2.翻覆
由于受到强大的地压作用，煤层可以出现长程弯曲和局部拱形弯曲等破坏形式，导致煤层受力不均，部分煤层出现翻覆，使巷道变形加剧，安全事故频繁发生。
3.压裂
在采煤过程中，由于煤层上方的僵硬岩层对煤层的约束，煤层就会出现竖向裂隙，称为压裂。压裂后，煤层由于吸附力的减小，也会出现剥落、分层等现象，从而导致巷道的破坏。
4.支架结构断裂和塌陷
在巷道支护过程中，支架结构承受着较大的荷载。一旦支架结构断裂或者塌陷，就会使巷道的稳定性变得非常危险，易发生安全事故。
5.巷道中心位置的稳定性破坏
巷道中心位置通常是巷道稳定性的最薄弱点，其稳定性受到煤柱宽度的影响较大，可能导致从巷道中心位置开始的大面积巷道破坏，严重危及采掘安全。
三、高预应力支护技术的应用
高预应力支护技术是目前煤矿巷道稳定性保障的一种重要手段。它通过预应力锚杆在巷道内部进行加固，提高了巷道的稳定性和承载能力。对于复合顶板的松软煤层巷道，特别是长巷道的安全保障，高预应力锚杆支护的作用更加显著。
高预应力锚杆支护的工作原理是，将钢筋束预先张紧，在巷道受到地压力影响后，由于锚杆的刚度和加固作用，形成相对稳定的支撑网络，使得煤层变形的能量减小，支撑网络承担部分地压力，从而减小了地压力的危害，提高了巷道的稳定性。高预应力锚杆支护技术具有加固范围大、支护效果好、施工简便等优点，在实际应用中得到了广泛的应用。
四、实例分析
样板煤矿位于山西省北部，采煤工艺为综采工艺。通过现场观测和理论分析，该煤矿的复合顶板松软煤层巷道主要存在翻覆和塌陷等破坏。巷道宽度较大，巷道中心位置的稳定性问题尤为突出。为了保证煤矿的巷道安全，该煤矿采用高预应力锚杆支护技术进行巷道支护。实践证明，该方法大大提高了巷道的稳定性，减少了地压显现，提高了采煤效率。
五、结论
通过以上的分析和实践，说明高预应力锚杆支护技术对于复合顶板松软煤层巷道的稳定性提高效果显著。在巷道支护过程中，应采用科学的设计和技术进行支护工作，提高煤矿巷道的稳定性和安全性。