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[摘 要]本文笔者重点讲述了深矿井矿压、地热和瓦斯控制技术，包括深矿井的开采特征以及深矿井的开拓方式。
[关键词]深矿井；矿压控制
中图分类号：TD322 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）27-0618-01
我们所说的深矿井一般是指煤炭在距地表800米以下的深度，由于地处地底深部，地压较大、地温也比较高，这些都是它的主要特征，如何在这种情况选择好开拓方式和矿压控制技术就成了摆在我们面前的重要课题。
一、深矿井开采的主要特征
1、地压大
煤矿深矿井开采的地压大一般表现为以下几个方面：（1）原岩应力较大。一般条件下，其赋存量和压力随赋存深度增大而继续增大。在深矿井开采中原岩应力较大。（2）岩体塑性较大。在煤矿深矿井开采时，因原岩应力大，侧向应力的增加使岩体的塑性增大。（3）矿山压力显现剧烈。具体表现为：围岩移动量较大，移动速度较快。在通常情况下，煤矿深矿井开采达到1000mm。有些巷道在开出后较短的时间内就不能使用。冲击地压出现的频度较高，冲击能量很大。
2、地温高
地温是井下岩层的温度。在通常条件下，地温随深度增加而呈线性增加，地温梯度般在4℃/100m。在采深1000m的矿井，其矿井下的温度在4℃左右。在深矿井开采中地温通常较高，有时会高于人体能承受的最高温度。因此，在深矿井开采中，要确保工人身体健康和矿井的持续生产，一定要采取有效的降温措施。
3、矿井瓦斯大
在煤矿深矿井开采中，矿井瓦斯大表现为以下几点：（1）矿井瓦斯（绝对）涌出量大。矿井瓦斯（绝对）涌出量随着开采的深度增加而增大。这是由于：在通常条件下，煤层埋藏深，煤层瓦斯含量大。主要由瓦斯的赋存条件决定的。煤炭开采强度随采深增加而增大。矿井开采深度增加，开采难度也在增大。为确保矿井生产效率，就要加大矿井生产能力。（2）瓦斯突出、煤与瓦斯突出的频度大，突出物量很大。瓦斯突出的原因主要有：瓦斯赋存量和压力l煤（岩）物理力学性质和受地压；矿区地质环境等。这些因素随开采深度增加而增大。
二、深矿井开采的矿压控制
1、深矿井巷道布置须坚持以下几项原则
（1）开拓和准备巷道要布置在岩石力学性能较好的岩（或煤）层之中。
（2）巷道要布置在受采动影响较小的位置。在实际布置中，要在采空区下方掘巷，在采空区冒落矸石中成巷；加强大巷或上山距煤层底板的垂直距离；沿空掘巷；沿空留巷。
（3）缩短巷道服务年限。要缩短准备巷道和回采巷道的服务年限，主要是那些变形较大，破坏比较严重需要经常维修才能继续使用的巷道。主要措施是：采用区段集中平巷，分层或分煤层平巷，采用超前平巷；回采用前进式开采；以减小工作面推进长度。
2、巷道支护
深矿井开采巷道支护要符合以下几个技术要求：一是支护强度大，可抵抗高地压；二是可缩性能较好，可缩量较大，可适应围岩的大变形；三是封闭性能较好，可以有效避免底鼓。在高地压区或软岩巷道中，一般采用封闭的不同支架共用的复合支护方式。例如采用以锚杆或拱形可缩支架为主体的复合支护结构。
3、巷道维护
深矿井开采，高地压区掘进的巷道，要采取相应技术措施以减小巷道受压，实现保护巷道目的，这一点非常重要。一是超前导硐。此方法卸压效果明显，对后期巷道维护非常有利，通常无需增加支护费用，但可能影响巷道掘进的速度。二是爆破卸压 爆破卸压是用爆破松动围岩，达到卸压目的。三是钻孔卸压。钻孔卸压是在围岩中打钻孔，以钻孔变形达到卸压目的。钻孔卸压对减小巷道底鼓、两帮移近量及冲击地压均有显著效果。四是宽巷卸压。在巷道底脚向两帮掏槽，以此方法进行卸压，即宽巷卸压。它对底鼓和两帮移近可能大的巷道卸压效果较佳，而因巷道宽度增大，支架受力卸压。
4、围岩加固法
围岩加固是为了提高围岩的自支撑能力。围岩加固的方法主要有机械加固方法和化学加固方法。化学加固使用的化学材料有：水泥浆、合成树脂和聚氯酯等。水泥浆成本较低，而加固效果差；聚氯酯在与围岩反应时发泡，体积膨胀，凝固迅速并具有塑性和较高的粘着能力，所以，加固效果很好，但成本较高。化学加固一般用在围岩裂隙发育的巷道。
三、煤矿深矿井的开拓方式
1、开拓方式
（1）立井开拓。在深矿井开采中使用较多的是立井开拓方式。由于立井开拓具有井筒短，开凿工程量较小，建井工期较短，提升距离较短，一次提升时间较短，辅助提升能力较大，管缆敷设距离较短；而对排水、供电、供水、供压气以及通讯等环节有利。所以，立井开拓在各种开拓方式中占的比重随着开采深度的增加而不断增大。
（2）主斜井、副立井综合开拓。煤矿深矿井开采，使用很多的开拓方式是主斜井、副立井的综合开拓方式，其开拓方式的优点是：主斜井采用运输能力较大的带式输送机运输，这种运输的连续性和稳定性很好，运输安全，容易管理，有利于实现自动化；用立井做副井可以充分利用立井的长处。此开拓方式选择的条件是斜井大运量、大长度带式输送机的应用。所以，主井的优点更为突出，此开拓方式的应用前景更好。
2、井筒位置和数目
选择井筒位置时，要尽可能减少压煤量。深井筒开掘工程量较大，开掘时间较长、投资较大。因此，在煤矿深矿井开采中，井筒数目通常是一个主井，一个副井，分别兼作进、回风井，而在矿井生产能力大时，必须要布置一个专门的风井。
3、大巷布置
在煤矿深矿井开采中，运输大巷一般采用集中布置方式，大巷位置要布置在坚硬而稳定的岩层之中。上山布置要看煤层层间距的差异而采用集中上山布置或分层山布置。
四、深矿井开采的地热和瓦斯控制
1、地热控制
地热控制是控制矿井的温度，就是将较高的矿井温度降低到许可的温度。地热控制的有效方法是在矿井及采区安装空调机，进行制冷降温。但会增加设备投资和设备运行费用，增加矿井投资和煤炭成本。
2、瓦斯控制
主要是控制矿井瓦斯涌出量和避免煤与瓦斯突出。二者相比之下，后者更重要。在深矿井开采中瓦斯控制有以下特点：
（1）瓦斯赋存条件及作用机理复杂，使反瓦斯突出难度较大。高瓦斯压力、高地压单独或共同作用均会造成煤与瓦斯突出。所以，必须采取综合措施，如卸压与防突并重的深孔卸压、煤层注水松动等技术措施。
（2）瓦斯突出的地点和时间不确定，在深矿井开采中，瓦斯突出随时会出现在采掘工作面的任何位置。因此，瓦斯控制的措施主要是防突。
（3）瓦斯抽放是降低矿井瓦斯涌出量的一种有效手段。所以，瓦斯抽放是矿井瓦斯控制的一种非常重要的手段。
[关键词]深矿井；矿压控制
中图分类号：TD322 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）27-0618-01
我们所说的深矿井一般是指煤炭在距地表800米以下的深度，由于地处地底深部，地压较大、地温也比较高，这些都是它的主要特征，如何在这种情况选择好开拓方式和矿压控制技术就成了摆在我们面前的重要课题。
一、深矿井开采的主要特征
1、地压大
煤矿深矿井开采的地压大一般表现为以下几个方面：（1）原岩应力较大。一般条件下，其赋存量和压力随赋存深度增大而继续增大。在深矿井开采中原岩应力较大。（2）岩体塑性较大。在煤矿深矿井开采时，因原岩应力大，侧向应力的增加使岩体的塑性增大。（3）矿山压力显现剧烈。具体表现为：围岩移动量较大，移动速度较快。在通常情况下，煤矿深矿井开采达到1000mm。有些巷道在开出后较短的时间内就不能使用。冲击地压出现的频度较高，冲击能量很大。
2、地温高
地温是井下岩层的温度。在通常条件下，地温随深度增加而呈线性增加，地温梯度般在4℃/100m。在采深1000m的矿井，其矿井下的温度在4℃左右。在深矿井开采中地温通常较高，有时会高于人体能承受的最高温度。因此，在深矿井开采中，要确保工人身体健康和矿井的持续生产，一定要采取有效的降温措施。
3、矿井瓦斯大
在煤矿深矿井开采中，矿井瓦斯大表现为以下几点：（1）矿井瓦斯（绝对）涌出量大。矿井瓦斯（绝对）涌出量随着开采的深度增加而增大。这是由于：在通常条件下，煤层埋藏深，煤层瓦斯含量大。主要由瓦斯的赋存条件决定的。煤炭开采强度随采深增加而增大。矿井开采深度增加，开采难度也在增大。为确保矿井生产效率，就要加大矿井生产能力。（2）瓦斯突出、煤与瓦斯突出的频度大，突出物量很大。瓦斯突出的原因主要有：瓦斯赋存量和压力l煤（岩）物理力学性质和受地压；矿区地质环境等。这些因素随开采深度增加而增大。
二、深矿井开采的矿压控制
1、深矿井巷道布置须坚持以下几项原则
（1）开拓和准备巷道要布置在岩石力学性能较好的岩（或煤）层之中。
（2）巷道要布置在受采动影响较小的位置。在实际布置中，要在采空区下方掘巷，在采空区冒落矸石中成巷；加强大巷或上山距煤层底板的垂直距离；沿空掘巷；沿空留巷。
（3）缩短巷道服务年限。要缩短准备巷道和回采巷道的服务年限，主要是那些变形较大，破坏比较严重需要经常维修才能继续使用的巷道。主要措施是：采用区段集中平巷，分层或分煤层平巷，采用超前平巷；回采用前进式开采；以减小工作面推进长度。
2、巷道支护
深矿井开采巷道支护要符合以下几个技术要求：一是支护强度大，可抵抗高地压；二是可缩性能较好，可缩量较大，可适应围岩的大变形；三是封闭性能较好，可以有效避免底鼓。在高地压区或软岩巷道中，一般采用封闭的不同支架共用的复合支护方式。例如采用以锚杆或拱形可缩支架为主体的复合支护结构。
3、巷道维护
深矿井开采，高地压区掘进的巷道，要采取相应技术措施以减小巷道受压，实现保护巷道目的，这一点非常重要。一是超前导硐。此方法卸压效果明显，对后期巷道维护非常有利，通常无需增加支护费用，但可能影响巷道掘进的速度。二是爆破卸压 爆破卸压是用爆破松动围岩，达到卸压目的。三是钻孔卸压。钻孔卸压是在围岩中打钻孔，以钻孔变形达到卸压目的。钻孔卸压对减小巷道底鼓、两帮移近量及冲击地压均有显著效果。四是宽巷卸压。在巷道底脚向两帮掏槽，以此方法进行卸压，即宽巷卸压。它对底鼓和两帮移近可能大的巷道卸压效果较佳，而因巷道宽度增大，支架受力卸压。
4、围岩加固法
围岩加固是为了提高围岩的自支撑能力。围岩加固的方法主要有机械加固方法和化学加固方法。化学加固使用的化学材料有：水泥浆、合成树脂和聚氯酯等。水泥浆成本较低，而加固效果差；聚氯酯在与围岩反应时发泡，体积膨胀，凝固迅速并具有塑性和较高的粘着能力，所以，加固效果很好，但成本较高。化学加固一般用在围岩裂隙发育的巷道。
三、煤矿深矿井的开拓方式
1、开拓方式
（1）立井开拓。在深矿井开采中使用较多的是立井开拓方式。由于立井开拓具有井筒短，开凿工程量较小，建井工期较短，提升距离较短，一次提升时间较短，辅助提升能力较大，管缆敷设距离较短；而对排水、供电、供水、供压气以及通讯等环节有利。所以，立井开拓在各种开拓方式中占的比重随着开采深度的增加而不断增大。
（2）主斜井、副立井综合开拓。煤矿深矿井开采，使用很多的开拓方式是主斜井、副立井的综合开拓方式，其开拓方式的优点是：主斜井采用运输能力较大的带式输送机运输，这种运输的连续性和稳定性很好，运输安全，容易管理，有利于实现自动化；用立井做副井可以充分利用立井的长处。此开拓方式选择的条件是斜井大运量、大长度带式输送机的应用。所以，主井的优点更为突出，此开拓方式的应用前景更好。
2、井筒位置和数目
选择井筒位置时，要尽可能减少压煤量。深井筒开掘工程量较大，开掘时间较长、投资较大。因此，在煤矿深矿井开采中，井筒数目通常是一个主井，一个副井，分别兼作进、回风井，而在矿井生产能力大时，必须要布置一个专门的风井。
3、大巷布置
在煤矿深矿井开采中，运输大巷一般采用集中布置方式，大巷位置要布置在坚硬而稳定的岩层之中。上山布置要看煤层层间距的差异而采用集中上山布置或分层山布置。
四、深矿井开采的地热和瓦斯控制
1、地热控制
地热控制是控制矿井的温度，就是将较高的矿井温度降低到许可的温度。地热控制的有效方法是在矿井及采区安装空调机，进行制冷降温。但会增加设备投资和设备运行费用，增加矿井投资和煤炭成本。
2、瓦斯控制
主要是控制矿井瓦斯涌出量和避免煤与瓦斯突出。二者相比之下，后者更重要。在深矿井开采中瓦斯控制有以下特点：
（1）瓦斯赋存条件及作用机理复杂，使反瓦斯突出难度较大。高瓦斯压力、高地压单独或共同作用均会造成煤与瓦斯突出。所以，必须采取综合措施，如卸压与防突并重的深孔卸压、煤层注水松动等技术措施。
（2）瓦斯突出的地点和时间不确定，在深矿井开采中，瓦斯突出随时会出现在采掘工作面的任何位置。因此，瓦斯控制的措施主要是防突。
（3）瓦斯抽放是降低矿井瓦斯涌出量的一种有效手段。所以，瓦斯抽放是矿井瓦斯控制的一种非常重要的手段。