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大断面回采巷道围岩破坏特征及控制对策
摘要
大断面回采采用的是大规模机械设备对煤炭进行开采的一种方法，其优势在于效率高、提高了采煤作业的自动化程度。然而，这种采矿方式带来的问题也越来越多，其中之一就是采煤巷道围岩破坏。本文针对大断面回采巷道围岩破坏特征及控制对策进行研究，从机理出发分析围岩破坏的原因，并提出相应的控制措施，以期对大断面回采巷道围岩破坏的防治提供参考。
关键词：大断面回采；巷道围岩；破坏特征；控制对策
1.引言
大断面回采是一种针对高压及厚有效煤层的损害采区的新型技术。传统的采煤方式往往对煤炭资源的开采效率低下，而大断面回采在一定程度上解决了这一问题。但是，这种采矿方式带来的问题也越来越多，其中之一就是采煤巷道围岩破坏。
采煤巷道围岩破坏是指在采煤过程中，因应力状态的改变和原有结构的破坏，导致巷道围岩的变形和斑块的破碎。这会对采煤区域的安全和稳定产生巨大影响，导致生产事故和资源浪费。因此，对采煤巷道围岩破坏进行研究，考虑到其巨大的工程实际意义和科学价值。
2.巷道围岩的破坏特征
巷道围岩的破坏特征主要包括德安型破坏、煤岩剥离、顶板决裂和煤岩倾斜等。其主要表现为以下几个方面：
2.1德安型破坏
德安型破坏又称为鼓式破坏，即围岩在承受采煤压力的同时，由于矿体与围岩的初始应力差异，围岩受载面上迅速出现塑性变形和纵横向的断裂。正常情况下，从煤体向遗煤方向，破坏的形态渐变为由一个圆环变成无序的、多个圆环交叉的畸形圆环。
2.2煤岩剥离
煤铰岩交界处的围岩层为硬岩，设备震动效应会使得煤铰岩交界处围岩产生振动，煤体与围岩粘结性差导致围岩的断裂与剥离。这种破坏方式不仅使巷道面严重变形，影响作业面的稳定，同时也极易造成冲击荷载下发生面方向的倾斜变形。
2.3顶板决裂
顶板上存在大量的裂隙和薄弱层，设备的振动作用会增强这些缺陷的发展，加速顶板的破坏过程。其表现为巷道顶部出现裂纹、破碎并且顶板松散，甚至在严重情况下还会崩落，导致煤巷顶部变形、破坏扩大。
2.4煤岩倾斜
由于采煤巷道围岩破坏、煤与岩体的相互作用，巷道会出现煤岩体倾斜。特别是在煤层浅埋的工作面，由于伸展率增大，倾斜情况也会明显。
3.围岩破坏的原因
巷道围岩的破坏是由于多种原因共同作用的结果。卸压、加载、节理、岩石层理等因素均对围岩的破坏造成影响。
3.1卸压作用
采煤过程中，煤与围岩原有的应力状态发生改变，产生了新的应力状态。煤岩体的开采导致了主应力的变化，使得围岩失去支撑。卸压引起的巷道围岩松散，对围岩破坏加速；
3.2加载作用
巷道围岩在承受采煤过程中的负荷作用下，发生了变形和冷缩，这就会导致围岩的破坏，特别是在煤岩交界处的围岩层。
3.3节理作用
岩石中存在的节理会引起形成裂缝，使得围岩变形和破坏加剧，导致巷道围岩的不稳定性增大，使得钻爆操作、支架轻微位移等都会给巷道围岩的安全稳定性带来风险；
3.4岩石层理作用
围岩破坏与岩石层理的方向和层间走向有关。随着深度的加深，岩层薄化、压缩和拉裂混合作用，更加容易引起围岩破坏。岩石层理的存在使得巷道围岩易于破碎、冲击，煤岩倾斜等问题也逐渐凸显。
4.控制对策
为了减轻采煤巷道围岩破坏给采煤作业带来的威胁，必须充分认识巷道围岩破坏机理的特点、因素和范围，然后采取措施进行控制。目前，围岩防护材料、设计防护结构、优化采煤轨迹与仓板设计等方法比较行之有效。
4.1优化采煤轨迹
进行模拟和实验，评估巷道围岩破坏的影响，根据巷道形状、高度、倾角、采高、采深等因素，对采煤作业进行规划和安排，优化采煤轨迹，减少围岩破坏的影响，提高采煤效率。
4.2设计有力的支护结构
为了保证巷道围岩的稳定，应该选择具有足够抗压强度的支架材料，并进行结构合理的设计，设置合理的支护密度。在支护过程中，应加强对支护质量的检测，及时发现问题进行处理。
4.3施工围岩防碎装置
在巷道顶板设置围岩防碎装置，能够有效减少巷道围岩破碎、爆裂，以及顶板下沉的情况。同时，应该加强对设备的维护和管理，提高设备的使用寿命，减少其对围岩的破坏。
5.结论
大断面回采巷道围岩破坏是一种复杂的地质现象，需要对其机理、特征进行深入研究，从而采取有效的控制措施。应该优化采煤轨迹，设计有力的支护结构，施工围岩防碎装置等。通过采取相应措施，将有效地减少巷道围岩破坏对采煤作业带来的影响，从而提高采煤效率，保障采煤作业的安全和稳定。
参考文献
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