煤礦井下軟巖巷道支護技術(shù)探析

摘 要：對于煤礦開采來說軟巖是普遍存在的，而軟巖對煤礦開采的安全性和可靠性來說都會產(chǎn)生很大的影響，所以對軟巖的處理就成了煤礦開采的一個重要環(huán)節(jié)，對煤礦軟巖巷道支護工作也就成為工程技術(shù)人員關注的課題。本文首先分析煤礦井下軟巖巷道的支護問題，重點論述煤礦井下軟巖巷道支護技術(shù)，以供參考和借鑒。

關鍵詞：軟巖；軟巖巷道；支護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.045

0 引言

地下開采一直以來都是我國煤炭資源獲取的主要方式，這就需要在礦井下面挖掘足夠的巷道。對于煤礦建設和生產(chǎn)來說，必須保證巷道的通暢和圍巖的穩(wěn)定。由于煤礦井下巷道支護受、地應力強度、圍巖破碎松軟度、巷道與硐室斷面程度等不同因素的影響，這就需要改進和提高煤礦巷道支護技術(shù)，尤其是煤礦井下軟巖巷道的支護技術(shù)。本文重點論述井下軟巖巷道支護技術(shù)，為煤礦的安全生產(chǎn)提供重要的理論支持。

1 煤礦井下軟巖巷道的支護問題分析

在軟巖巷道變形上，軟巖巷道表現(xiàn)為蠕變變形的特點，有三個時期，具備顯著的時間性。在變形的初級階段，能夠快速地形成壓力和存在較大的變形量，這是巷道穩(wěn)定性的有效應用。倘若不能夠?qū)崟r地控制軟巖巷道變形，冒落巖塊的情況會發(fā)生，這會損壞巷道。不兼顧軟巖的變形特點，支護通過剛性支架進行就較難維護巷道，也會壓壞支架，從而導致巷道的垮落。另外，軟巖巷道大部分是環(huán)向的受壓方式，缺少對稱性，在開挖巷道的時候，變形的頂板較易冒落，以及導致底板的底鼓，倘若不能夠?qū)崟r地控制底板的底鼓，就會使巷道受到破壞。在增加煤礦井下深度的過程中，會加大軟土巷道的變形量。在不同的地質(zhì)狀況以及煤礦區(qū)域，一種獨特的軟化臨界深度會形成，超出了此深度會提升支護的難度。基于應力的影響作用，變形的軟巖巷道具備相應的方向性。軟巖的失水和吸水都會由某種意義上導致軟巖的變形膨脹和泥化，從而使巷道受到破壞。

在支護軟巖巷道上，變形的圍巖會使其機理受到破壞，應當對圍巖變形以及支護的過程進行協(xié)調(diào)，進而選用適宜的支護參數(shù)與方式，實時地加以支護。在硬巖和軟巖上，巖體的特點存在差異性，應當選用適宜的支護方法。其中，制約巷道穩(wěn)定行動一個關鍵要素是支護參數(shù)，一般的選擇根據(jù)工程類比的方法。針對簡單的地質(zhì)狀況來講，通過工程類比的方法對支護參數(shù)的選用能夠?qū)崿F(xiàn)基本的需要，可是針對復雜的地質(zhì)狀況而言，就難以實現(xiàn)支護需要。

支護軟巖巷道重點表現(xiàn)為圍巖表明約束力、開始支護剛度，以及圍巖自承圈厚度上。在圍巖自承圈厚度上，應用端錨錨桿較難實現(xiàn)錨桿桿體的長度，導致浪費，進而難以抵抗圍巖壓力。在開始支護剛度上，由于開挖巷道導致的圍巖變形，因此會對支護體導致相應的壓力。從某種意義上來講，支護體的剛度使圍巖的抗壓性受到制約。增加支護體剛度會提高圍巖抗壓性。倘若支護的剛度太大，較難適應圍巖的變形量和變形速度，那么會使巷道受到破壞。在圍巖約束力上，支護體受到高應力與構(gòu)造應力的制約，巖石破壞、變形、松動的情況會發(fā)生在較為薄弱之處，這使破碎區(qū)形成，而存在的破碎區(qū)會使圍巖的自承圈受到破壞。借助通常的錨網(wǎng)噴加以支護，那么難以使噴體的強度實現(xiàn)需要。

2 煤礦井下軟巖巷道支護技術(shù)

（1）錨桿支護的原理。在支護巷道的時候，錨桿支護系統(tǒng)的剛度非常關鍵，特別是錨桿的預應力會直接影響到支護作用。借助錨桿加以支護應當對煤礦巷道圍巖的實際情況進行有效地把握，確保選用適宜的錨桿預應力，在高預應力的時候，應當使錨桿的強度提升。借助錨桿加以支護，重點是借助錨固區(qū)對圍巖新裂縫的擴張性、裂縫的張開和離層進行控制，確保圍巖處于受壓的狀態(tài)，盡可能地防止圍巖的拉伸、變形彎曲，以及剪切破壞。借助錨桿支護從某種意義上確保了錨固區(qū)圍巖的完整性，實現(xiàn)了錨固區(qū)圍巖穩(wěn)定性與整體強度的提升。錨桿的支護性能關鍵憑借擴散預應力進行。錨桿的單獨應用，其體現(xiàn)預應力的范圍較小，應當借助其它的構(gòu)件，像是鋼帶、托板、金屬網(wǎng)等，盡可能地體現(xiàn)錨桿預應力的功能。在借助錨桿開展支護的時候，錨索功能的體現(xiàn)重點表現(xiàn)為：一是借助錨索的預緊力，對巖層當中的間斷斷面、節(jié)理裂縫、層理等擠緊和壓密，以使斷面的抗剪性能增強，進而使圍巖的強度大大地提升。二是借助錨桿連接形成的次生承載構(gòu)造和深部圍巖，從某種程度上使次生承載構(gòu)造的可靠性增強。

（2）煤礦井下軟巖巷道的支護技術(shù)。第一，提高支護噴層的強度、剛度，也能夠在較為薄弱之處，加固錨梁加以支護，從而強化圍巖表面約束力，以及對圍巖破碎區(qū)范圍的縱深發(fā)展進行有效地控制。第二，選用適宜的時機強化二次性支護，以使支護的強度提升，確保支護開始的柔性。在確保巷道可靠性的前提條件下，控制圍巖的變形，確保其可以釋放足夠的能力。另外，在二次性的支護之后，應當確保支護體的強度、剛度，可以實現(xiàn)對圍巖變形的控制。第三，針對支護軟巖巷道厚壁來講，能夠借助對螺紋鋼等其它強錨桿的全長錨固，以支護軟巖巷道厚壁。第四，對變形圍巖的破壞區(qū)域進行控制，以使圍巖的強度以及圍巖的自承能力提升。能夠推廣與應用光面爆破技術(shù)，以使圍巖震動干擾大大地減少，從一定程度上控制圍巖的環(huán)向裂縫，盡可能地確保圍巖整體的強度。也能夠?qū)ο锏乐車墓饣耘c平整性進行維持，從而對集中的應力進行控制，使破壞的圍巖減少。還能夠借助膨脹性的材料填滿錨桿孔，進行全長錨固，最終使圍巖自承性能增強。

3 結(jié)論

綜上所述，煤礦軟巖支護技術(shù)，在不同的理論支持下，得到了廣泛的應用和進一步的發(fā)展。隨著煤礦巷道周邊圍巖地質(zhì)條件的不斷惡化，相應的支護難度也逐漸增加，因此，煤礦巷道軟巖支護技術(shù)還需不斷改進和完善，保證煤礦工程的穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：韓青松（1983-），男，山東鄒城人，本科，助理工程師，主要從事煤礦掘進技術(shù)管理工作。