煤礦巷道軟巖工程的特點及其支護技術

摘 要：近年來，隨著煤礦開采深度的增加，許多原來軟巖很少的礦區，礦區深部巷道工程均呈現出軟巖工程特征。本文首先簡要介紹了煤礦巷道軟巖工程的特點，然后介紹了煤礦軟巖工程聯合支護技術在，最后談談錨注技術在開灤東歡坨礦的應用情況。

關鍵詞：軟巖工程 支護技術 煤礦

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0089-01

軟巖工程支護是當前煤礦安全重要問題之一，軟巖引起的礦山井巷的破壞現象非常普遍，嚴重影響著煤礦生產安全、效率及效益的提高。軟巖工程的穩定與支護技術密不可分，目前礦山軟巖巷道已由過去單一的支護形式，逐步發展為各種多次支護和聯合支護形式

1 煤礦巷道軟巖工程的特點

地下工程是在巖石或者土體中開挖構筑的結構，所處的環境和受力條件與地面工程有很大不同，因此沿用地面工程的設計理論和方法來解決地下工程問題，顯然不能正確地處理地下工程中出現的各種力學現象，當然也不可能由此作出合理的支護設計。與地面工程相比，地下工程在很多方面具有完全不同的受力特點。

由于煤炭資源開發的不可選擇性，隨著對煤炭大面積的開采，不斷地破壞地應力的平衡狀態，同時由于煤系地層的賦存條件、沉積環境以及地質構造等的影響，煤礦軟巖問題不可避免。煤礦的開采深度目前多在500～600 m，超過1000 mm的礦井也越來越多，有些礦井在淺部開采時軟巖問題并不明顯，但是到深部以后，地應力大、動壓作用明顯。煤礦軟巖組分中含有大量的膨脹性礦物，圍巖軟，巖石強度低，易風干脫水而產生塑性流變，尤其易遇水變形、崩解、膨脹。隧道工程一般服務年限可達百年以上，而煤礦不同用途的巷道與硐室，其服務年限不同，但通常要短于隧道工程，軟巖巷道有明顯的時限性。

2 煤礦軟巖工程聯合支護技術

在軟巖巷道支護方面，由過去單一的被動支護形式逐步發展形成了各種系列支護技術。如錨噴、錨網噴、錨噴網架、錨噴網架注系列技術，U型鋼支護系列技術，注漿加固和預應力錨索支護系列技術，這些技術中的一個突出的特點就是聯合支護技術的開發與應用。

2.1 聯合支護技術特點

聯合支護系指采用多種不同性能的單一支護的組合結構，即在聯合支護中各自充分發揮其所固有的性能，揚長避短，共同作用，以適應圍巖變形的要求，最終達到圍巖和巷道穩定的目的。聯合支護必須是多種獨立的支護方法的組合，如錨噴和U型鋼支架的聯合、錨噴和弧板的聯合等。聯合支護是生產建設過程中的產物。如原設計采用碹體支護，在建設過程中經常翻修且翻修量過大，為保證安全，在碹體內噴一層混凝土，效果極好。由于我國使用U型鋼支架的背板、拉桿都不配套，故幫頂松動冒落現象非常突出，導致U型鋼支架失效。為保證巷道安全，現場常采取噴射混凝土的辦法將U型鋼支架作為鋼支撐置于噴層內，結果巷道圍巖穩定，達到了聯合支護的目的。

2.2 軟巖聯合支護的形式

聯合支護的形式主要有以下幾種：（1）各種錨桿支護的聯合錨桿在巷道支護中的作用是不同的，可分為超前錨桿、圍壁插筋錨桿、徑向加固錨桿，還有加固頂板的桁架錨桿等。各種錨桿優選組合是最積極、最實用、最有效的方法。（2）錨噴支護與U型鋼支架聯合錨噴支護與U型鋼支架聯合最方便，效果也是比較好的，只要經濟上允許，通常應優先采用。但必須先錨噴后支架，這樣才能提高支護效果并便于回收支架。如先支后錨噴則不僅鋼材全部消耗掉，而且噴層強度也會受影響。這種方式要消耗大量優質鋼材，成本較高，局部使用。（3）錨噴支護與砌體支護的聯合錨砌聯合中砌體包括料石、混凝土砌塊以及鋼筋混凝土弧板等。這種聯合支護壁后充填非常重要，否則達不到預期效果。（4）錨噴、錨注與U型鋼聯合支護即在錨噴支護與U型鋼支架聯合支護的基礎上注漿以加固圍巖。（5）“三錨”耦合支護即同時使用錨桿、錨索和錨注技術，在大松動圈軟巖巷道中，利用錨桿的擠壓成拱（即組合拱）、錨索的懸吊和減跨、錨注的通過提高巖體粘聚力及摩擦角來提高巖體的抗剪強度來進行聯合支護，這種方法稱為“三錨”耦合支護?！叭^”耦合支護要注意三種支護方式的不同作用機理，在設計施工中要注意施工的先后順序和時機，以達到最佳耦合效果。

近年來，以錨桿、錨索和錨注為主的“三錨”支護是聯合支護的典型代表，它已經成為深部礦井軟巖巷道支護的重要技術，其獨特的優點是，不僅主動加固圍巖，而且能把深部圍巖強度調動起來，和淺部支護巖體共同作用，控制巷道穩定性，這將是軟巖巷道支護的主流發展方向。軟巖工程支護理論與技術近年來，以錨桿、錨索和錨注為主的“三錨”支護是聯合支護的典型代表，它已經成為深部礦井軟巖巷道支護的重要技術，其獨特的優點是，不僅主動加固圍巖，而且能把深部圍巖強度調動起來，和淺部支護巖體共同作用，控制巷道穩定性，這將是軟巖巷道支護的主流發展方向。

3 錨注技術應用

東歡坨礦業公司，從2006年開始，與淮北市平遠軟巖支護工程技術有限公司合作，利用錨注技術，進行軟巖巷道治理及復雜條件下巷道施工，共治理巷道150 m，施工巷道25 m，達到了預期效果，具體工程如下。

2006年，-500北一大巷治理巷道143 m（包括交岔點一個，最大跨度10 m），規格4.8×3.1 m，經過近兩年的使用，巷道無變形，無漏水，經觀測，巷道變形量小于50 mm。2007年10月，-480皮帶巷過F2’斷層，利用該技術，共施工巷道23.2 m，規格5.9×4.9 m，僅用3個月時間，便順利通過F2’斷層。該技術的成功應用，為復雜條件下過斷層探索了一條新的施工途徑。比起其他的施工方法，工期短，造價低，便于操作，可靠性強。經過近一年的觀測，巷道變形量小于20 mm，滿足了工程需要。

利用該技術治理巷道，經濟效益顯著，每年減少巷道套修一次，150×0.3=45萬元。過F2’斷層同管棚技術施工相比節省資金350萬元。更主要的是加快了工程銜接，改善了井下作業環境，保障了安全生產，具有較強的社會效益和經濟效益。

參考文獻

[1] 李殿國.煤礦軟巖巷道支護技術新進展[J].煤炭科學技術，2010（4）.

[2] 王強，韓國將.錨注加固技術在深井軟巖巷道中的應用[J].能源技術與管理，2010（5）.