復雜環境軟巖巷道穩定控制與施工技術研究

摘 要：隨著社會的發展，人們對礦產資源的需求越來越大，就需要隨開采深度不斷的增加，從而導致軟巖巷道的數量將不斷擴大。但是軟巖巷道圍巖變形、支護技術卻并沒有得到有力的發展，制約著生產發展。本文就針對軟巖巷道圍巖的變形特點，首先了解軟巖巷道圍巖穩定控制的原則，然后對復雜環境下軟巖巷道采用錨索梁支護方法進行穩定性控制與施工技術的分析。

關鍵詞：復雜環境 軟巖巷道 控制 施工技術

中圖分類號：TD322 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0131-01

社會的發展需要大量的煤炭資源來提供保障，而煤炭資源是一種不可再生資源，對于它的開采將逐漸向深部去延伸。目前深井開采已經是我國煤炭開采的主要來源，但是隨著開采深度的增加，環境的復雜程度也將越發嚴重，比如說：地應力將加大，地下水壓力和涌水量也將增大，這將會導致對深部巷道圍巖穩定性控制增加難度，致使作業環境日益惡化，生產成本急劇增加。那么，對于軟巖巷道圍巖的穩定性控制將引來了新的挑戰，相應技術需進一步的提高，以至于能夠解決新的問題，從而保障生產需求。

1 軟巖巷道圍巖穩定控制原則

軟巖巷道圍巖在深部高應力的作用下，將會出現沖擊破壞和大變形破壞這兩種情形。對于煤礦開采來說，主要會出現大變形破壞現象，在對巷道進行開挖和支護后，雖然經過多次的修復和加固但是還是無法達到長期的穩定效果，這將會為今后的生產和安全帶來嚴重的安全隱患。所以對于這種復雜環境下的軟巖巷道必須加強對其的穩定性控制。對于這種深部復雜地質的工程條件，根據其不穩定巷道的圍巖特性和不同的支護特性應從整體性原則、結構性原則、全面性原則、有效性原則以及時效性原則出發，采取積極主動的支護方法來實現對巷道圍巖的有效控制。

（1）整體性原則。將錨桿控制范圍內的圍巖與圍巖本身形成一個整體，使得支護和圍巖共同發揮作用，而且支護和圍巖形成一種復合體，從而發揮出最大的剛度和強度來抵抗軟巖巷道的變形。

（2）結構性原則。支護和圍巖能夠形成一種復合體，通過對復合體應力的改變來加強錨固或者增加錨固深度，以至于使得整體結構的應力狀態均衡，達到最優化的支護效果。

（3）全面性原則。對于巷道的加強，不僅要加強其圍巖項幫還應加強其底角和底板的支護，避免底角變形和底板支護不穩的情形，從而達到全面支護的作用。

（4）有效性原則。根據破碎圍巖錨固及注漿后的力學特性進行支護結構參數的設計，使得支柱結構能夠承受較大的剛度和強度，從而能夠抵抗巷道圍巖在靜動力的作用下產生的形變。

（5）時效性原則。對于巷道圍巖的錨固應考慮復雜條件下對其破壞所存在的流變效應，也就是采用支護體的長時長度來避免在靜動力作用下支護體進入屈服狀態。

2 軟巖巷道穩定控制與施工技術分析

根據對復雜條件下軟巖巷道圍巖條件及工程條件的具體分析，以整體性原則、結構性原則、全面性原則、有效性原則和時效性原則這五個原則為設計準則，提出高性能錨噴支護技術、整體讓抗壓支護技術、軟弱圍巖整體轉化技術和巷道圍巖穩定控制技術的組合運用等方法來提高巷道的穩定性。對于復雜環境下的軟巖巷道一般采用錨索梁支護方法對其穩定性進行有效控制。

2.1 錨索梁支護的機理

錨索梁支護是采用錨索和鋼帶進行的強有力的支護形式，其主要是順著巷道鋪設五條鋼帶，而每一條鋼帶都相應配置三根錨索，五條鋼帶的排練方式則采用“三兩邁步”交錯支護，致使在任何一個斷面中都具有不少于兩條鋼帶的支護作用。這種支護方式體現了錨索梁永久支護和前探梁支護的雙重作用，可以牢牢的對頂板圍巖進行強有力的支護，確保其穩定性。對于錨索梁的應用過程中，我們不難看出錨索梁支護特點有：（1）改善了圍巖結構和力學性質。（2）提高了圍巖的自撐能力。（3）有效的降低支護成本。（4）優化了巷道支護效果。

2.2 錨索梁支護的施工工藝

錨索梁支護的施工工藝主要包括五部分：放炮后找頂、打孔、安裝錨索、固定鋼帶或金屬網及打注錨桿。

（1）打孔。錨索孔一般采用MQT-85型錨桿，人扶鉆機，濕式鉆其孔。孔直徑一般為27 mm，孔深為4000～6000 mm，孔垂直于頂板，錨索則布置在巷道拱部。

（2）安裝錨索。錨索孔的鉆孔工藝完成后，首先將孔內的煤巖芬吹掃干凈，用錨桿鉆機將對迎頭錨索進行安裝，然后托起鋼帶和金屬網將中間錨索固定好，最后安裝后部錨索。將錨索安裝好后應注意將外漏長的錨索用12#鐵絲進行捆綁，以免防止長錨索散亂。

（3）鋼帶和金屬網的固定。鋼帶的安裝方式則采用“三兩邁步”交錯支護，確保每條鋼帶上都布有三根錨索且每個斷面都有兩條鋼帶。金屬網則采用對接方式，用12#鐵絲擰緊，保證其牢固。其中錨索托盤必須壓緊鋼帶，而鋼帶必須壓緊金屬網，金屬網則必須緊貼壁面，必須保證這三者的環環相扣，才能達到最好的支護效果。

（4）打注錨桿。用ZY24風鉆打孔，錨桿使用Φ20×2200 mm，螺桿之間的間距則控制在900×900 mm，使用長130 mm的強力T型托盤，最后用風煤鉆進行安裝和攪拌。

2.3 對錨索梁支護的幾點想法

（1）錨索梁支護能夠大幅度的提高初撐力，可以對新暴露的頂板可以起到良好的支護作用，將有效的杜絕巷道掘進冒頂事故的發生，從而降低了巷道頂板離層現象，是對大斷面軟巖巷道穩定性控制的最新方法。

（2）錨索梁支護與傳統的架棚及二次支護方法相比，具有工藝簡單、快捷、減輕勞動強度、減少輔助用料、降低成本、提高安全性等顯著優勢，所以錨索梁支護具有良好的應用前景。

（3）錨索梁支護適用于大跨度硐室、斷層破碎帶及大斷面交叉點的支護，所以對于一些復雜惡劣的特殊施工地用以往傳統的方法將無法保證其穩定性的控制要求，但是錨索梁支護方法將可以對這種特殊環境的巷道施工及維修提供了新的方式方法。

3 結語

隨著對礦產資源開采力度的不斷加大，復雜環境下軟巖巷道穩定性問題日益嚴峻，為了保證施工進度及工作人員的人身安全，必須不斷的提高軟巖巷道的穩定性。在對提高巷道穩定性的理論研究時應切實結合實踐來進行，這樣的研究才會是有實用價值的，在應用中也將最具有可靠性從而保證其安全性。

參考文獻

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