深井巷道支護(hù)存在的問題及解決方法

李國軍

摘 要：深井巷道支護(hù)工作，主要是降低圍巖的壓力，提升圍巖的強(qiáng)度。本文針對(duì)深井巷道支護(hù)存在的問題以及解決方法進(jìn)行研究，論述了深井巷道支護(hù)概述，深井巷道支護(hù)存在的問題，以及深井巷道支護(hù)的解決方法。

關(guān)鍵詞：深井巷道支護(hù)；問題；解決方法；開采

隨著社會(huì)對(duì)煤礦資源的需求增大，礦山開采深度在不斷增加，礦山對(duì)于深井巷道圍巖的壓力也在不斷加深，若是圍巖承受的壓力強(qiáng)度超出范圍，便會(huì)發(fā)生圍巖變形，給支護(hù)工作帶來困難。因此深井巷道支護(hù)，需要降低施加在圍巖身上的作用力，提高圍巖的強(qiáng)度，從而去保護(hù)圍巖不受破壞。

一、深井巷道支護(hù)概述

深井巷道的支護(hù)，巖石本身的質(zhì)量以及承受的作用力是主要關(guān)鍵。巖石是深井巷道的材料，作用力是巖石能夠承受的荷載，深井巷道支護(hù)的主要問題，便是巖石材料的質(zhì)量，以及加在巖石身上的作用力。深井巷道的設(shè)計(jì)與未來加載在其身上的作用力是不能預(yù)知的。深井巷道支護(hù)存在的問題，主要體現(xiàn)在深井巷道的圍巖。圍巖頂板變形，某些部位發(fā)生變形、離層等，并且圍巖的各別部位出現(xiàn)頂?shù)装逡平枯^大的現(xiàn)象，甚至有的大于500mm。深井巷道的圍巖變形，主要是因?yàn)橄锏理敯鍩o法承受較大的水平作用力，發(fā)生剪切性破壞，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)失去約束效用。深井巷道的圍巖變形，主要包括以下幾方面。1、錨桿強(qiáng)度較低，三徑的搭配不規(guī)范不合理，導(dǎo)致產(chǎn)生手套效應(yīng)[1]。2、支護(hù)強(qiáng)度較低，錨桿托盤變形或者斷裂，會(huì)嚴(yán)重影響支護(hù)效果。3、現(xiàn)場(chǎng)用到的綁扎金屬網(wǎng)發(fā)生變形，致使其無法滿足圍巖本身強(qiáng)度的要求。4、現(xiàn)場(chǎng)的鋼帶斷裂，也會(huì)導(dǎo)致圍巖發(fā)生變形。

二、深井巷道支護(hù)存在的問題

（一）深井巷道圍巖破壞機(jī)理

1、深井巷道開挖完成之后，原本的水平傳遞應(yīng)力會(huì)作用于頂板中部位置，導(dǎo)致頂板底部的巖石承受的作用力增強(qiáng)。在較大水平作用力的負(fù)荷之下，使得頂板的承受能力到達(dá)極限，煤巷頂板巖層會(huì)發(fā)生斷裂，導(dǎo)致深井巷道支護(hù)出現(xiàn)問題。2、由于巖石材料的質(zhì)量以及自身特點(diǎn)，其可以形成沿層面的破壞，或者是部分區(qū)域內(nèi)遭到破壞。主要是因?yàn)閲鷰r經(jīng)受長時(shí)間的作用力，并且作用力的大小不均勻，容易導(dǎo)致巷道頂板中間位置發(fā)生損壞。3、圍巖在受到巨大壓力的時(shí)候，壓力超出其承受范圍，會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生破裂。破裂的圍巖會(huì)形成楔形塊狀，容易使得圍巖的強(qiáng)度降低，部分位置發(fā)生移動(dòng)，導(dǎo)致圍巖在作用力時(shí)，內(nèi)部會(huì)發(fā)生收縮，正交方向會(huì)發(fā)生膨脹，從而造成頂板破壞。4、圍巖在發(fā)生變形之后，整體會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，對(duì)于外部的作用力承載能力較低。若是向其施加壓力，其會(huì)將本該承擔(dān)的作用力，轉(zhuǎn)移到周圍巖石身上，使得其周圍的巖石承載力變大，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致周圍的巖石遭到破壞。同時(shí)變形的巖石，對(duì)于水平作用力的傳遞能力較低，使得作用力作用于頂板，巖石則需承擔(dān)更大的壓力。5、若是巖石需要重新承受應(yīng)力，并且應(yīng)力的強(qiáng)度大于巖石上層部位的最大承載能力，會(huì)導(dǎo)致頂板受到新的破壞，這種破壞能夠進(jìn)行延伸，不進(jìn)行處理，會(huì)一直擴(kuò)大范圍。遭到破壞的巖石，對(duì)于其下面以及周圍的巖石，都會(huì)施加一定的作用力，導(dǎo)致其它巖石的承載負(fù)荷增大。容易造成巷道頂板巖石下沉，指導(dǎo)遇到質(zhì)量非常堅(jiān)固，承載范圍較大的巖石，或者是強(qiáng)大的支護(hù)系統(tǒng)，此種破壞才會(huì)停止。

（二）深井巷道圍巖破壞模式

煤礦開采深度不斷提高，圍巖受到的作用力強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)。若是水平應(yīng)力的強(qiáng)度較大，巷道圍巖的破壞路徑通常是可以根據(jù)實(shí)際情況預(yù)測(cè)的。破壞路徑的確定，主要是通過巷道圍巖應(yīng)力的重新分布，與不同的巖石對(duì)應(yīng)力的傳遞。水平應(yīng)力的強(qiáng)度，是相對(duì)變化的，例如一些出現(xiàn)裂紋的頂板，其能夠承載的作用力較小，即使水平作用力的強(qiáng)度不是很大，也會(huì)造成其發(fā)生破壞。而對(duì)于一些承受荷載能力非常高的巖石，即便是水平作用力特別大，也不會(huì)對(duì)其造成破壞。

三、深井巷道支護(hù)的解決方法

（一）深井巷道的支護(hù)理論

深井巷道支護(hù)的解決方法，主要有以下幾方面。1、水平應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致底板變形，導(dǎo)致底板下沉，降低水平應(yīng)力，或者將水平應(yīng)力轉(zhuǎn)移，使其分部在頂板的兩幫處，從而去緩解底板的作用力。2、垂直作用力是造成底板兩幫發(fā)生偏移的主要原因，降低底板兩幫需要承受的垂直作用力，能夠防止底板兩幫發(fā)生變化。3、剪切應(yīng)力主要作用于巷道的兩肩窩，并且分布在巷道的四個(gè)角。因此能夠?qū)⒌装迩醒厶巸蓭偷腻^桿度角調(diào)整為十度。兩幫肩窩與底板肩窩的角度為十度，這樣的設(shè)計(jì)方式，能夠有效的抵御底板肩窩的剪切作用力，從而去保護(hù)其不受破壞。4、巷道容易發(fā)生移位的部分是頂板中心線與兩幫的中心線，采用錨桿與錨索共同支護(hù)的方法，能夠有效的防止頂板移位。

（二）深井巷道支護(hù)技術(shù)

巷道支護(hù)是深井巷道圍巖壓力控制的主要手段，支護(hù)方式的選擇，普遍針對(duì)深井巷道壓力大、變形量大的特征。現(xiàn)代的深井巷道支護(hù)技術(shù)，有的還不能適用于深井巷道的支護(hù)，需要及時(shí)的進(jìn)行改革更新。蘇聯(lián)著名的專家學(xué)者認(rèn)為，當(dāng)頂板的移近量小于45度的時(shí)候，現(xiàn)有的支護(hù)技術(shù)才能夠適用于深井巷道支護(hù)。若是煤礦開采深度達(dá)到1600m，剛性支架則會(huì)失去效用；利用拱形可收縮的支架，在砂巖的環(huán)境當(dāng)中，能夠滿足碎石充填需求；對(duì)于不穩(wěn)定的巖層，需要選取對(duì)應(yīng)的支護(hù)材料進(jìn)行支護(hù)充填。

四、結(jié)論

綜上所述，深井巷道支護(hù)存在的問題，主要表現(xiàn)為深井巷道圍巖破壞機(jī)理，以及深井巷道圍巖破壞模式。深井巷道支護(hù)的解決方法，主要體現(xiàn)在深井巷道的支護(hù)機(jī)理，以及深井巷道支護(hù)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]高延法，劉珂銘，何曉升，等.鋼管混凝土支架在千米深井動(dòng)壓巷道中的應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，08：7-12.