煤礦軟巖巷道錨網噴架聯合支護技術研究

摘 要：首先，對軟巖巷道的特征進行了闡述；其次，總結了煤礦巷道支護面臨的困難；最后，結合實例對錨網噴架聯合支護在工程中的具體應用進行了詳細分析，希望文中內容對相關工作人員能夠有所幫助。

關鍵詞：軟巖巷道；聯合支護；巷道質量

中圖分類號：TD353.6 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0162-02

近幾年隨著我國煤礦煤炭資源資源開力度的不斷加強，煤礦開采不斷加深，導致巷道出現流變性，巷道的強度降低，這在一定程度上增加了煤礦開采過程中，巷道支護的難度。由此可見，在煤礦開采過程中，針對軟巖巷道支護技術進行研究已經迫在眉睫。

1 軟巖巷道的特征

1.1 圍巖底鼓明顯

巷道圍巖的強度較低，結構松軟，導致危巖無法支撐覆巖層的具體重量，此時受低壓作用影響，圍巖以垂直變形為主，底鼓則是垂直變形中的關鍵[1]。因此，松軟巖巷道中，壓力主要來自四周，底鼓現象十分明顯，而針對堅硬的圍巖來說，支架承受的圍巖的壓力主要來自頂板。

1.2 自穩時間短

通過大量的工程實際經驗來看，軟巖巷道的自穩時間最多只有幾十小時。在煤礦具體開采過程中，巷道的來壓速度較快，也就是說，要想確保巷道中的圍巖不會出現冒落現象，應當立即進行支護，或者采取超前支護。

1.3 圍巖變形量大

圍巖變形量大是軟巖圍巖的一項最重要特征，同時圍巖在發生變形時，變形的速度相對較快，持續時間長，一些變形會超過半年，并且具體變形難以確定，這都增加了圍巖的支護難度[2]。

2 煤礦巷道支護面臨的困難

煤礦巷道支護過程中面臨的困難主要體現在以下幾個方面：

（1）巷道穩定性對支護參數的具體選擇要求較高，一般來說，支護參數的參數主要依據工程的具體類型而定。針對普通的地質條件，在具體施工中，可以通過工程類比法，完成對支護參數的確定，但是，針對一些地質情況復雜的工程，該方法則無法取得理想的結果。

（2）巷道支護值是與圍巖變形相互協調的一個過程，巷道支護設計前，要充分了解圍巖的變形機理，只有這樣才能選擇合適的軟巖巷道支護形式，最終選取最為理想的支護參數，明確支護的最佳時機[3]。

（3）巷道支護過程中，要依據巷道遭受到破壞的具體性質，具有針對性的選擇相應的巷道支護對策，尤其在巷道支護過程中，要分開軟巖和硬巖兩種不同類型的巷道，確保最終選擇的支護方式的合理性。

3 錨網噴架聯合支護在工程中的具體應用

3.1 工程概況

假設巷道凈斷面是一個直墻半圓拱形，半圓拱的拱高為2.85m，而直墻部分的高度為1.60m。重點是對工程的圍巖情況進行分析，拱頂和底板為巖層還是煤層，巖層主要成分為細粒砂巖、粉砂巖還是砂質泥巖，或者為中粗粒砂巖。依據巖體力學測試結果，判斷圍巖是否處于Ⅳ～Ⅴ級之間，巖體的軟化系數在0.15～0.27之間，就是是典型的工程軟巖。

3.2 軟巖巷道支護原理

軟巖工程巷道支護難度較大，在實際支護過程中采用錨網噴聯合支護起到的效果十分有限。實踐經驗表明，在支護期間，采用U型剛可塑性支架，具有增阻速度塊，支護強度高等多項優點。尤其是在富水性較強的膨脹性軟巖巷道中，采取支架聯合支護，能夠克服錨網索噴支護在具體應用過程中存在的各項不足，在具體支護過程中，可以充分釋放圍巖變形能力，逐漸發揮支架工作阻力，提高支護結構整體剛度，上覆巖層5～10m范圍內有砂巖老頂，再增加錨索支護，解決該工程巷道支護過程中面臨的難題。

3.3 圍巖塑性特征

在具體支護過程中，支護期間采用的U型鋼支架與圍巖會發生相互作用，通過該方式使可塑支架起到軟性支護效果，通過該方式為圍巖提供良好的支護阻力，從而使圍巖開挖后，單向或二向受力情況發生改變，最終變為三向受壓狀態，同時在巷道具體支護期間，應用的錨桿主動發揮了支護作用。兩者相互聯合，在一定程度上很好的抑制圍巖塑性的大小和范圍[4]。錨網噴索架聯合支護在具體應用過程中，對工作面圍巖塑形變形能夠起到一定的抵抗作用，從而提高圍巖巷道穩定性。

3.4 鋼支架的具體受力情況

通過對錨網噴架聯合支護下鋼支架發生的具體變化情況進行分析，鋼支架最大彎矩值約為4.65kN·m，該彎矩位于墻體兩側，這一現象表明，受軟弱圍巖作用影響，U型鋼可塑支架與錨網噴支護結構兩者共同形成的支護體系，使支護結構在具體應用過程中的剛度都得到了顯著提高，這也就抑制了圍巖收斂變形情況的發生，提高了巷道自身的穩定性。

3.5 監測與分析

3.5.1 檢測巷道表面圍巖情況

進行巷道挖掘后，設置三個觀測面，觀測與掘進工作的面的距離分別為12m、24m、36m，對圍巖表面發生的變形情況進行詳細觀測。通過觀測可以發現，軟巖圍巖底板移近量超過了左右兩幫收斂量。分析數據表明，錨網噴架聯合支護被應用到了巷道拱部和直墻，這也是兩個區域變形量較小的主要原因。在整個工程中，巷道鋪底存在一定滯后性，底板巖體在遇到水后，會發生膨脹，同時受圍巖壓力影響，在巷道底部會出現較為嚴重的起鼓變形。

圍巖前期的變形相對來說較為劇烈，整個觀測的周期為360d，前7天圍巖的變形量約占總變形量的45%，前14天的變形量占約總變形量的80%；到巷道開挖支護90d時，變形量占總變形量已經超過95%。至此之后，雖然圍巖變形仍然呈擴張趨勢，但是實際變形速率十分緩慢。

3.5.2 監測受力錨桿

通過錨桿測力計對上述監測斷面中的錨桿的具體受力情況進行動態檢測，監測點設置在頂板中心線，以及兩側肩窩中心點。采用的錨桿測力計應當具有一定的存儲功能，通過設置，使測量機在安裝的前72h內，每2h讀取一次數據，72h后每24h讀取一次數據，14d后，每72h讀取一次數據，在整個監測的時長為50d。通過監測結果可以發現，錨桿受力數值的具體變化規律與巷道表面圍巖收斂變形規律有著相似之處，都是支護之初，數值的變化相對較快，不同之處是，72h后支護結構處于一個相對穩定的狀態，其穩定早于圍巖收斂變形。各個監測斷面頂板錨桿受力的最大值為43.5kN，該數值要比肩窩處的最大受力30.6kN大。造成該現象的主要原因是，兩幫上的上覆荷載小于頂板承受的荷載，由此，也充分證明錨網噴架支護具有明顯的支護優勢，可以在軟巖巷道支護中進行推廣。

4 結束語

（1）軟巖巷道具有變形快、量大、時間長等很多特點，這都是相關工作人員在具體分析中必須要注意的內容。

（2）錨網索噴架支護應用到軟巖巷道中，在具體開采過程中，巷道出現的變形破壞的主要表現為頂板開裂、下沉、底鼓、左進右出現象，同時還會致使巷道中的斷面縮小，但是較錨網、錨網噴或架棚巷道都會有明顯的好轉，巷道服務年限明顯延長。

（3）監測結果表明，將錨網噴架聯合支護方法的應用，對圍巖的變形能夠起到一定的抑制作用，對于確保巷道長期穩定性來說有著重要意義。

參考文獻

[1]魏 標.煤礦軟巖巷道支護探究[J].山東工業技術，2017（18）：110.

[2]韓青松.煤礦井下軟巖巷道支護技術探析[J].山東工業技術，2016（07）：53.

[3]王連國，陸銀龍，孫小康.軟巖巷道錨注支護智能設計專家系統及應用[J].采礦與安全工程學報，2016，33（01）：1～6.

[4]劉永忠，劉園子.煤礦軟巖巷道控制與治理技術研究[J].煤炭與化工，2015，38（12）：39～41.

收稿日期：2018-3-25

作者簡介：智慶國，采礦工程師，大學，主要從事方向礦井建設，采礦及安全管理工作。