序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇煤礦開采中巷道變形的影響分析范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

巷道變形是煤礦開采過程中的突出問題之一，嚴(yán)重影響了煤礦開采效率，更威脅了煤礦開采人員的生命安全。因此，巷道變形問題一直是國內(nèi)學(xué)者關(guān)注的焦點問題，研究人員和行業(yè)從業(yè)者對巷道變形問題的解決措施開展了多項研究，并切實取得了一些研究成果。對現(xiàn)有研究文獻進行梳理與分析時發(fā)現(xiàn)，對巷道變形影響因素的研究較少，為進一步提高研究水平，本文從該研究視角出發(fā)，深入闡述了巷道變形的影響因素和控制方法，具有一定創(chuàng)新意義和理論補充價值。

1煤礦開采中巷道變形的影響因素分析

1．1自然因素自然因素是煤礦開采過程中最重要的影響因素之一，對煤礦開采活動和巷道的影響是多方面的，是導(dǎo)致巷道變形與破壞的主要因素。自然因素包含的內(nèi)容很多，不同自然因素的影響途徑、作用強度有所區(qū)別。具體而言，自然影響因素包括以下幾點:第一，巖石性質(zhì)與構(gòu)造特征。該因素可以被概括為地質(zhì)環(huán)境影響，需要更具體地分析該因素，將其劃分為兩個方面。首先，巖石性質(zhì)。巖石的軟硬程度是影響巷道變形的主要因素，如果煤礦所處地區(qū)的巖石性質(zhì)較軟，更容易出現(xiàn)巷道變形問題，支護難度會變得更高［1］。重要的是，性質(zhì)較軟的巖石出現(xiàn)巷道變形的情況是多元的，即會引發(fā)多種形式的巷道變形。如果巖石性質(zhì)較硬，其自身支撐力更強，出現(xiàn)巷道變形的概率較小，但仍會受到其他因素影響，進而出現(xiàn)巷道變形，巖石性質(zhì)較硬的地區(qū)出現(xiàn)巷道變形引發(fā)的后果更嚴(yán)重，處理難度更大。其次，構(gòu)造特征。構(gòu)造特征主要指地質(zhì)構(gòu)造，煤礦所處區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造會直接影響巷道變形，如巖層層理、節(jié)理及斷層等地質(zhì)構(gòu)造的存在，會使巷道圍巖出現(xiàn)不規(guī)則的弱面結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重破壞圍巖的整體性和持續(xù)性，進而影響圍巖本身的結(jié)構(gòu)強度和承載能力，從而造成巷道變形。第二，開采深度。開采深度對巷道變形的影響是直接的。具體來說，隨著開采深度的不斷加大，巷道上覆巖層的厚度不斷加大、重量不斷提升，給巷道帶來的負擔(dān)越來越重，極大地增加巷道變形的可能性。此外，開采深度還會影響地下巖石溫度，開采深度越大，地下巖石溫度越高。巖石性質(zhì)會在高溫的影響下發(fā)生變化，由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄裕瑢?dǎo)致硬度降低、性質(zhì)偏軟、支撐能力下降，進而引發(fā)巷道塑性變形。第三，巖層傾角。巖層傾角會對巷道變形與破壞形式產(chǎn)生直接影響。具體地說，巖層傾角不同，巷道的受壓程度與強度存在很大區(qū)別。巷道受力方向、受力強度等造成的巷道變形問題也有所不同。通常來說，處于緩傾斜或水平巖層的巷道，頂板容易出現(xiàn)對稱性下沉，兩幫變形也較為均勻;而處于傾斜或急傾斜巖層的巷道，容易出現(xiàn)非均勻、非對稱的巷道變形情況，兩幫變形的強度也遠高于頂板。第四，礦井水的影響。水對巷道的影響同樣突出，礦井水會加速和加劇巷道變形。具體來說，礦井水的影響途徑有以下幾種:①對巖石強度的影響。當(dāng)巖石長時間受到礦井水的沖刷或浸泡時，自身強度會降低，出現(xiàn)巖石軟化現(xiàn)象，巖石性質(zhì)被改變，巷道自然也會受到巖石性質(zhì)的影響，進而出現(xiàn)巷道變形問題［2］。②對泥質(zhì)類軟巖的影響。泥質(zhì)類軟巖自身性質(zhì)具有特殊性，在遇到礦井水時會出現(xiàn)泥化、崩角、膨化、碎裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重破壞巖石強度，進而引發(fā)巷道變形。③對巖石摩擦系數(shù)的影響，在礦井水的沖刷下，破碎巖石的摩擦系數(shù)會進一步降低，個別巖石和碎塊會掉落，進而影響巷道整體性，加劇巷道變形與破壞。④對巷道底板的影響，礦井水可能會侵蝕巷道底板，引起巷道底鼓問題。第五，時間因素影響。時間因素的影響主要體現(xiàn)在巖石性質(zhì)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)上。具體來講，在時間因素的影響下，巖石不可避免地會出現(xiàn)風(fēng)化、侵蝕等問題，進而降低巖石強度。此外，巖石自身具有一定流變性，隨著時間推移，巖石流變會越來越嚴(yán)重，當(dāng)達到一定程度后，巷道周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)就會發(fā)生較大變化，進而造成巷道變形與破壞。

1．2開采技術(shù)因素除自然因素以外，開采技術(shù)的選擇與使用也會導(dǎo)致巷道變形。造成巷道變形的開采技術(shù)因素主要有以下幾點:第一，巷道布置。巷道布置方式有很多，不同的方式會對巷道變形產(chǎn)生不同的影響。例如，受一側(cè)采動影響還是受兩側(cè)采動影響、受初次采動影響還是多次采動影響等。第二，留煤柱回采。在留煤柱回采過程中，如果巷道保護煤柱留設(shè)不足，可能引起巷道變形與破壞。第三，巷道爆破方式。巷道爆破方式中的某些方式會對巷道產(chǎn)生一定破壞。采取鉆眼爆破破巖時，爆破產(chǎn)生的沖擊波會對周邊巖石產(chǎn)生一定影響。需要注意的是，沖擊波對巖石的影響還與巖石自身性質(zhì)相關(guān)，如果巖石自身性質(zhì)較軟，就會出現(xiàn)較嚴(yán)重的松動。以軟巖為例，沖擊波會使軟巖產(chǎn)生1～1．5m的松動圈。第四，支護方式與支護結(jié)構(gòu)。支護方式與支護結(jié)構(gòu)是煤礦開采與巷道建設(shè)過程中最重要的部分。煤礦開采過程中，可采用的支護方式與支護結(jié)構(gòu)有很多，常用的支護方式有留煤柱護巷、巷旁澆筑剛性充填帶護巷等，不同的支護方式與支護結(jié)構(gòu)適用的范圍不同，能否選擇合適的支護方式會嚴(yán)重影響支護成效，如果支護結(jié)構(gòu)無法發(fā)揮應(yīng)有的支護作用，巷道就會發(fā)生變形［3］。此外，支護掘進方式也是影響巷道變形的重要技術(shù)因素之一，如果支護掘進方式選擇不恰當(dāng)，則無法有效規(guī)避采煤工作面帶來的劇烈采動影響，進而出現(xiàn)巷道變形與破壞。

2煤礦開采中巷道變形與破壞的基本形式

2．1巷道頂板冒落巷道頂板冒落的形式有很多，具體包括以下三種形式:第一，頂板規(guī)則冒落。所謂規(guī)則冒落，是指頂板的冒落十分工整、平滑，該類頂板冒落主要出現(xiàn)在泥巖、砂質(zhì)頁巖層中，部分含有泥巖夾層的松軟巖層也可能出現(xiàn)規(guī)則冒落問題。第二，頂板不規(guī)則冒落。不規(guī)則冒落與規(guī)則冒落相反，冒落形狀是非常不規(guī)則的，導(dǎo)致不規(guī)則冒落的主要原因在于頂板處于斷層等地質(zhì)結(jié)構(gòu)破碎帶，很難出現(xiàn)規(guī)則平滑的冒落。第三，頂板彎曲下沉。頂板彎曲下沉是比較常見的巷道變形問題，在巷道上覆巖層的重量影響下，不可避免地會出現(xiàn)彎曲下沉現(xiàn)象。此類事故多發(fā)生在近水平或緩傾斜煤層結(jié)構(gòu)中，受到巖層傾角的影響。上文曾敘述到，在緩斜巖層和水平巖層中，巷道受到的上覆層巖石重量壓力更大，更容易出現(xiàn)頂板變形，頂板和兩幫變形會變得更均勻;而在傾斜度較大的巖層中，巷道兩幫會比頂板更容易出現(xiàn)變形問題，頂板受到的壓力有所下降。

2．2巷道底板變形與破壞巷道底板變形與破壞主要有以下兩種形式:第一，底板塑性膨脹。底板塑性膨脹是指巷道底板呈塑性鼓起。此類變形問題主要發(fā)生在自身強度較低、塑性較高的巖層中，比較常見的巖層是黏土質(zhì)巖石。第二，底板膨裂。底板膨裂指巷道底板出現(xiàn)明顯的鼓起或脹裂，根據(jù)其強度不同可以歸類為變形或破壞。底板膨裂與底板塑性膨脹的發(fā)生原因大體相同，但二者的表現(xiàn)形式完全不同，因為二者所處的地質(zhì)環(huán)境區(qū)別很大。在軟巖層中，巖石塑性較強，會出現(xiàn)塑性膨脹;在硬黏土巖石層中，巖石硬度高而塑性低，會出現(xiàn)底板膨裂，多表現(xiàn)為明顯的巖石裂隙。

2．3巷道兩幫變形巷道兩幫變形主要有以下三種具體形式:第一，巷道膨幫。巷道膨幫指巷道兩幫呈現(xiàn)出規(guī)則的鼓起，是一種比較常見的巷道變形形式。此類問題在整體結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的巖層、煤層中出現(xiàn)頻率較高。第二，巷幫開裂或破壞。巷幫開裂指巷道兩幫出現(xiàn)開裂破壞。此類問題主要出現(xiàn)在整體結(jié)構(gòu)的厚巖和塊狀巖體中。第三，巷幫小塊危巖滑落或片幫。該問題指巷道兩幫出現(xiàn)一定程度的巖石滑落，其主要出現(xiàn)在地質(zhì)結(jié)構(gòu)破碎帶。

3煤礦開采中預(yù)防巷道變形可采取的措施

3．1優(yōu)化巷道布置優(yōu)化巷道布置是最根本的預(yù)防措施之一，在諸多開采技術(shù)因素中，巷道布置是最直接的巷道變形影響因素。基于此，本文提出三點優(yōu)化巷道布置的有效措施。首先，要合理選擇巷道層位、位置。具體地說，在進行巷道設(shè)計時，設(shè)計人員要盡可能避免集中應(yīng)力、采動集中應(yīng)力、煤柱集中應(yīng)力產(chǎn)生的影響。其次，技術(shù)人員可以選擇無煤柱護巷方式，隨著開采深度的不斷加大，煤柱集中應(yīng)力會不斷提高，給巷道帶來的壓力越來越大，這是無法規(guī)避的問題。要有效解決這一問題，可以采用無煤柱護巷方式，通過提高煤炭回收率、采用沿空掘巷技術(shù)等方式降低煤柱對巷道的影響。最后，技術(shù)人員還可以通過先進的觀測技術(shù)，尋找合適的點位設(shè)置斷層煤柱，使巷道能夠避開地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，避免復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造或地質(zhì)斷層破壞巷道。

3．2改革支護技術(shù)與工藝隨著煤礦開采技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，我國煤礦開采深度越來越深，可開采的煤炭資源范圍也在不斷擴大，在為經(jīng)濟發(fā)展、人民生活提供更多煤炭資源的同時，也給巷道支護帶來了諸多難題。煤礦開采技術(shù)的飛速發(fā)展使原有的支護技術(shù)與支護結(jié)構(gòu)逐漸失去適用性，在開采深度不斷加大的今天，原有的支護結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的開采需求。而要控制巷道變形，又離不開支護結(jié)構(gòu)的幫助。因此，改革與優(yōu)化支護技術(shù)和工藝是控制巷道變形必不可少的措施之一。具體地說，企業(yè)可以采用二次支護工藝。二次支護工藝指在初次支護結(jié)構(gòu)搭建完成后，一段時間之后再為巷道加裝二次支護結(jié)構(gòu)，在等待的時間內(nèi)，初次支護結(jié)構(gòu)已經(jīng)與圍巖形成了一定的穩(wěn)定性，圍巖地壓得到充分釋放，二次支護結(jié)構(gòu)可以對余下的變形圍巖起到有效的抵抗作用，進而達到有效的支護效果。

3．3進一步優(yōu)化設(shè)計方法與步驟巷道設(shè)計是巷道建設(shè)的起始環(huán)節(jié)，在設(shè)計階段做好巷道變形預(yù)防工作，可以有效規(guī)避諸多因素的影響，減少巷道變形與破壞的可能性。首先，企業(yè)要做好應(yīng)力與地質(zhì)評估工作。根據(jù)上文敘述，地質(zhì)環(huán)境是影響巷道變形的重要自然因素，而應(yīng)力存在于地質(zhì)環(huán)境中，是會對巷道產(chǎn)生直接影響的關(guān)鍵因素。因此，要優(yōu)化設(shè)計方法與步驟，企業(yè)必須要做好應(yīng)力與地質(zhì)評估工作。具體地說，技術(shù)人員要對圍巖的結(jié)構(gòu)、強度及區(qū)內(nèi)構(gòu)造應(yīng)力場等進行詳細勘探，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的巷道設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持。其次，要合理設(shè)計支護參數(shù)。研究人員可以根據(jù)收集的地質(zhì)評估數(shù)據(jù)，選擇合適的支護結(jié)構(gòu)，并設(shè)計合理的支護參數(shù)。為保證支護參數(shù)的準(zhǔn)確性和有效性，企業(yè)可以采用BIM技術(shù)等虛擬施工技術(shù)，建立虛擬模型，對設(shè)計的支護參數(shù)進行模擬檢測，以保證其支護作用能夠有效發(fā)揮。最后，要對支護參數(shù)進行調(diào)整。支護參數(shù)設(shè)計完成后，不可能完全有效，必然會存在一定的問題與缺陷，使用虛擬技術(shù)檢測支護參數(shù)的根本目的不是為了指出存在的問題，而是要更好地解決支護結(jié)構(gòu)問題。因此，技術(shù)人員應(yīng)將支護參數(shù)的調(diào)整與優(yōu)化放在重要位置，通過虛擬技術(shù)模擬并發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題后，技術(shù)人員要第一時間對其進行調(diào)整，并再次進行模擬檢驗，直至該支護參數(shù)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4結(jié)論

綜上所述，造成巷道變形的直接因素有很多，還有一些因素雖然不會直接導(dǎo)致巷道變形，但會在一定程度上加劇、加速巷道變形，或影響巷道變形的表現(xiàn)形式。具體地說，煤礦開采中的巷道變形影響因素有自然環(huán)境因素和開采技術(shù)因素。針對這兩種因素及巷道變形的具體形式，本文提出優(yōu)化巷道布置、改革支護技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計方法等具體的巷道變形預(yù)防策略，圍繞提出的策略開展巷道設(shè)計與建設(shè)工作，可以有效降低出現(xiàn)巷道變形問題的概率，為具體的煤礦開采實踐活動提供一定的理論指導(dǎo)。

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作者:劉強 李峰 馬家輝 單位:陜西正通煤業(yè)有限責(zé)任公司