探討如何解決深部巷道修復支護難題

【摘 要】隨著煤礦開采深度的不斷增加，深部巷道圍巖內原有的壓力被破壞，造成不同程度的巷道變形，輕微變形產生頂板噴層開裂、破碎并脫落，嚴重變形則產生圍巖位移，底鼓嚴重，側壁滑坡等，這些變形的巷道得不到及時修復就會影響煤礦的正常開采。本文分析了巷道變形的原因，從支護角度提出修復支護的方法，從應用效果來看，這些支護方法成功地解決了深部巷道變形難題。

【關鍵詞】深部巷道；修復；支護；探討

煤層本身壓力平衡且穩定，由于開采煤層，使得煤層外地質結構內壓力與應力發生變化，隨著開采深度的增加，這種變化愈來愈強，如果巷道得不到合理的支護，就會使得巷道產生壓力自由面，這種自由面最終將導致嚴重的巷道變形，這些變形得不到及時的修復，就會導致巷道不維修就不能使用，影響正常的開采工作。深部巷道支護問題逐漸成為煤礦開采的難題，因此，必須對深部巷道支護問題進行深入研究，尋找解決支護難題的方法，才能保證煤礦深部巷道的正常暢通，保證安全生產。

1.深部巷道變形原因分析

1.1重力應力場壓力大

由于深部巷道內原有的壓力被破壞，壓力不再處于平衡狀態，被彈性釋放出來，造成重力應力場在圍巖內不斷發生變化，部分地點重力場的應力很高，使得作用在支護結構上的負荷很大，原有支護結構無法承載而遭受破壞，巷道發生嚴重變形。

1.2圍巖呈顯著的軟巖特征

統計調查表明，開采煤層底板至巷道頂板的覆巖結構中，以泥巖和粉砂巖為主，占地層總厚的70%以上，普式硬度系數f=2～3，其中泥巖類巖石層理發育，強度較低，風化速度快，遇水易泥化。而且自穩性差，自穩的時間短，使得礦壓顯現更加明顯[1]。

1.3深部巷道支護強度不足，無法承載深部壓力

由于深部巷道內圍巖內部壓力不穩定，隨著自由面的變化，原來巷道支護承受不了增加的壓力，超出強度，主要表現為單根錨桿錨固力較低；錨桿之間較少采用托梁、鋼帶等連接件；噴漿體網內不實，形成與巖體分離的漿體薄殼；施工質量較差。

1.4支護方式與圍巖條件不相適應

破壞的巷道有的也采用U型鋼可縮性支架支護，由于它是一種被動支護，基本上不具有初阻力，當巷道斷面不大時，U型鋼可縮性支架有一定的支護強度，但當巷道斷面較大且變形量大時，雖然采用了U型鋼可縮性支架，但常導致可縮性能失效，其支護強度也很有限。因此采用U型鋼可縮性支架，在巷道壓力作用下，產生失穩性變形，棚腿向巷道內側傾斜，棚頂壓彎扭曲，致使巷道不能滿足生產要求。

2.深部巷道變形修復中支護方法探索

2.1錨網噴+U型鋼可縮性支架支護

隨著煤礦開采深度的不斷增加，煤礦機械化作業程度不斷增大，多出現跨巷道開采的情況，這就要求巷道的穩定性和承載力必須加強，一旦出現巷道變形，必須及時進行原因分析，盡快找到解決方法，修復變形巷道。這種情形下，深部巷道修復可以考慮采用U29可縮性支架加固，棚距0.7m；同時應采取暫留煤柱，避免重復采動影響等措施，以便順利跨越諸巷道。工作面跨巷回采后，采空區下方巷道穩定性較好，改善了巷道受力狀態，有利于巷道維護，降低了維護費用。U29鋼棚收縮量不大時，可回收復用[2]。這種支護方法在原鶴煤四礦得到了應用。原鶴煤四礦在地下250m至地下450m之間的巷道，變形破壞十分突出，為了修復這些變形的巷道，該煤礦應用了錨網噴+U型鋼可縮性支架支護，使變形巷道恢復正常使用要求，并大大降低了巷道的維護費用，為煤礦開采創造了經濟效益。

2.2錨網噴支護

在支護上要做到科學合理，就要根據實際巷道情況進行具體分析解決。對于軟巖巷道中，圍巖變形量不大時，完全可以應用錨網噴支護。錨網噴支護具有很好的強度和韌性，能夠加強圍巖的強度和承載力，這種錨網同時可以防止噴層脫落，并防止破碎巖石掉落，確保安全。這種支護方法適合于深部巷道初變形階段，這階段的巷道圍巖內壓力不大，不會產生變形自由面，通過錨網噴支護很容易達到巷道設計要求，保證安全生產。

2.3錨注法

對于圍巖軟弱的情況，在支護上要給圍巖一定的變形空間，同時，要加固圍巖強度，提高承載力，因此，對于類似的巷道變形在修復上要采取錨注錨桿法對圍巖進行注漿，將軟弱的圍巖加固成一個有機整體，同時底板采取混凝土反拱支護，提高圍巖強度和承載能力。此種方法在張小樓礦新大井深巷道變形修復中得到很好的應用。

2.4錨注索動態支護

錨注索動態支護技術指的是及時噴層、適時錨固、滯后注漿、錨索強化的動態分步加固技術方案。這種動態支護加固技術不但能夠對新巷道起到很好的支護作用，還能對變形巷道進行修復加固，保證了巷道的穩定，降低了巷道的日常維護費用。錨注索動態支護技術在任樓煤礦得到了很好的應用。任樓煤礦在開采過程中，巷道受到采動影響，發生了不同程度的巷道變形。這種不同階段的巷道變形，需要不同的支護技術進行有針對性的修復，而錨注索動態支護技術正適合不同階段的巷道變形修復，因此，對于巷道發生不同階段變形時，可以采用錨注索動態支護技術，進行分階段的巷道支護修復，保證不同變形巷道得到修復，巷道安全正常，符合開采設計要求。

2.5深部巷道支護管理對策

（1）加強巷道臨時支護。在頂板破碎時及在巷道兩幫煤體每次開掘爆破前，采取沿巷道軸向加打全錨錨桿的辦法，借助外力增加煤巖體的抗剪壓能力。（2）加強支護管理。在深部開采中，軟巖巷道變形量大，巷道支護必須有足夠的支護阻力，留有一定的可縮量，使其既能阻止圍巖變形，又能適應圍巖變形。需要對底板進行必要的支護和封閉，防止或減少底板變形。（3）軟巖巷道開掘后變形速度大，支護必須及時。因圍巖應力具有多向性，流變性明顯，巷道開掘后，圍巖四周都將發生不同程度的變形，并且變形持續時間長，所以巷道開掘支護必須及時，必要時進行二次支護和錨索加固支護。（4）巷道斷面設計要合理。巷道斷面尺寸，要依據礦壓觀測數據來確定，留有足夠的變形量[3]。

3.支護效果

從應用效果來看，原鶴煤四礦應用前三種支護方法，在避開構造帶、壓力集中地段的前提下，有效的增加了支護強度，增加了支護的承載力，起到了預期的修復效果；任樓煤礦采用第四種方法進行支護修復，雖然受到了開采動壓的影響，但整體表現良好，巷道噴層無開裂、脫落現象，片幫少，符合深部巷道使用要求。

新汶礦業集團的孫村煤礦應用第五種支護管理手段，成功解決了深井高應力區域巷道開掘變形的難題。

4.總結語

通過探討深部巷道修復支護方法，可以有針對性地對巷道支護變形進行快速修復。因此，深部巷道修復支護中，要合理科學的進行巷道變形分析，采用科學的支護方法，提高圍巖負載能力，保證巷道支護的穩定可靠。

【參考文獻】

［１］余慶業，梁廣鈴，馬允剛.任樓煤礦巷道破壞原因分析與錨注索動態支護技術的應用[J].礦業安全與環保，2004，（02）.

［２］張乾.深部軟巖巷道變形破壞原因分析及對策[J].建井技術，2007，（06）.

［３］吳少民，莊國華.深井采準巷道支護技術可行性分析[J].山東煤炭科技，2004，（01）.