煤礦深部巖巷圍巖的穩定與支護技術分析

摘 要：文章分析了煤礦深部巖巷圍巖穩定和支護的現狀，探析了提高煤礦深部巖巷圍巖穩定性的支護技術，以供參考。

關鍵詞：煤礦；深部巖巷圍巖；穩定與支護技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.046

1 前言

煤炭資源作為一種重要的能源資源，社會需求量巨大，隨著煤炭資源的開采，淺部資源逐漸的枯竭，煤炭開采工作逐漸的向深部延伸。隨著煤礦開采深度的增加，礦井地質條件越來越惡化，涌水量增加、地應力增大、破碎巖體增多，導致深部巖巷圍巖的穩定和支護難度增加，同時還會增加生產成本，如何處理煤礦深部巖巷圍巖穩定和支護問題，已經成為困擾眾多煤礦企業的難題。因此，文章針對煤礦深部巖巷圍巖穩定和支護技術的研究具有非常重要的現實意義。

2 煤礦深部巖巷圍巖穩定和支護的現狀分析

煤炭自身所處地層之下，隨著礦井深度的不斷延伸，并且在開挖的過程中會對圍巖的穩定性產生一定的影響，必須采用有效的支護技術進行處理。但是，通過對現階段出現的眾多深部圍巖支護理論進行研究和分析，這些理論存在許多問題，并不能夠準確的揭示深部巖巷圍巖變形以及破壞機理，采用的多種支護方式或者技術，也不能夠起到有效的支護作用，在深部礦井高地壓的作用下，很容易導致巷道出現破壞、變形等問題，甚至導致巷道出現坍塌事故，必須對支護形式進行實時的監控，一旦發現問題進行及時的維護和翻修，但是這樣會大幅度的增加支護成本，還會降低煤礦開采進度，影響煤礦企業的采煤量和經濟效益。

3 提高煤礦深部巖巷圍巖穩定性的支護技術分析

隨著煤礦開挖深度的增加，圍巖自身的受力狀況發生巨大的變化，巷道不同位置圍巖的壓力狀況、應力狀況都存在一定的差異，為了保證煤礦深部巖巷圍巖的穩定性，應該采取多種支護技術，以此提高圍巖自身的承載力和強度，防止圍巖出現失穩或者坍塌的現象。

3.1 錨桿支護技術

傳統的錨桿支護原理包括加固拱、組合梁、懸吊等原理，筆者通過實際測量和數值計算，對深部巖巷圍巖變形的沖擊性、擴容性以及流變性等進行分析，然后采用合適的錨桿支護技術進行加固。采用錨桿支護方式，能夠有效的提高錨固區圍巖的內摩擦角、凝聚力、彈性模量、巖體強度等，例如，對凝聚力的影響可以用公式（1）表示：

公式中φ表示內摩擦角、S表示面積、d表示錨桿的直徑、σ表示錨桿屈服強度、n表示錨桿數量、co表示無錨桿凝聚力、c表示有錨桿巖體凝聚力。由公式可以看出，如果圍巖的強度相對較低，采用錨桿支護能夠有效的提高圍巖的強度。通過對圍巖裂隙、層理以及節理等本質作用進行研究，采用錨桿的切向力、軸向力進行加固，能夠有效的提高不連續面的抗剪強度，避免不連續面出現滑動、離層等問題，以此提高圍巖的穩定性和完整性。同時，不同的錨桿布置方式，其支護效果存在一定的差別，在錨固體厚度一定時，錨桿和滑移面保持±22°進行布置，其支護效果最好。

3.2 成套耦合支護技術

根據新奧法原理，為了治理深部巖巷圍巖的變形破壞問題，可以采用成套耦合支護技術進行處理，采用錨網噴混凝土支護、錨桿支護等柔性支護方式的過程中，當支護時間合理，能夠使圍巖變形和支護結構剛度與強度的耦合，有效的限制圍巖的變形，顯著的提高圍巖的強度和自承力，保證深部巖巷圍巖的穩定性。但是，在進行軟弱圍巖工程掘進施工時，圍巖的自承時間非常短，如果采用錨桿支護、噴射混凝土支護等方式，不能夠及時的提供足夠的支護力，對于該種情況，應該采用剛性支撐支護結構，主要是因為剛性支撐支護結構的剛度高、強度大，能夠有效的抵抗圍巖的變形壓力，并且剛性支撐支護結構施工方面、施工速度快，能夠在很短的時間內為圍巖提供強力、可靠的支護。由此可見，在采用成套耦合支護技術對煤礦深部巖巷圍巖支護時，應該確定最佳的支護時機，然后采用合適的支護方式進行支護，以此保證圍巖支護效果。如果為柔性支護，圍巖壓力較小，采用剛度小的柔性支護結構方式，能夠有效的降低支護內力和提高支護應變能力；如果為剛性支護，圍巖壓力較大，或者隨著深度的增加，圍巖變形過大，應該采用剛度相對較大的剛性支護結構，例如可縮性U型鋼架支護形式。

3.3 復合支護技術

深部巖巷圍巖的復合支護技術包括以下幾個方面：

（1）置換技術，置換支護指的是采用針對性的措施替換巖體中在外力作用下松動的巖石，通常采用混凝土進行置換，然后采用注漿、錨桿支護的方式，形成連續、復合的支護結構，該種支護方式的優點為抗剪強度高、抗壓和抗拉能力強，以此提高圍巖的穩定性；

（2）強韌封層技術，該種支護結構包括高密度貼巖面的強韌混凝土噴漿層、鋼絲繩徑骨，能夠有效的提高深部圍巖的承載能力和強度，進而保證圍巖的整體性和穩定性；

（3）預空技術，該種技術的支護原理表現為：在開挖施工時，圍巖形成二次應力場平衡狀態，并且圍巖會產生一定的變形，為了釋放圍巖壓力，可以提前預留一定的空間，然后進行錨固支護。值得注意的是，由于復合支護技術的工序復雜，在支護的過程中應該加強對整個支護過程的監督和控制，及時的圍巖進行補強，以此保證巖巷圍巖支護的可靠性和穩定性。

4 結束語

綜上所述，煤礦深部巖巷圍巖在開挖施工的過程中，圍巖所受的應力和壓力都發生一定的變化，導致圍巖處于不穩定狀態，威脅開采安全和影響開采進度。為了保證深部巖巷圍巖的穩定性和整體性，應該根據煤礦的實際狀況采用科學的支護技術或者多種支護技術相結合的方式，提高巖巷圍巖的承載力、強度和穩定性，保證開采工作能夠順利、高效的進行，為煤礦企業創造更好的綜合效益。

參考文獻：

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作者簡介：黃木安（1986-），男，福建漳平人，本科，助理工程師，研究方向：采礦工程。