軟巖礦井采區巷道優化設計

王新建

（開灤（集團)有限責任公司東歡坨礦業分公司，河北 唐山063000）

1 引言

隨著時代的快速發展，科學技術的不斷進步，以往于軟巖礦井采區所產生的諸多問題也能夠隨著科學技術的不斷進步而得到一定的解決。巷道在煤礦開采的建設前期，由于各種地理原因導致其在軟巖礦井采區建設十分困難，或者建設完之后對整個工程的使用并不理想，所以就要通過對巷道進行優化來滿足工程對其的需要。

2 巷道圍巖變形破壞特征

巷道圍巖本身節理發育程度相對較低，處于一種破碎結構，圍巖本身會受到巷道挖掘和采動的影響作用，經常容易出現擠壓流動性變形。巷道挖掘之后彈性恢復，彈性恢復過程中由于巖石本身的一些特性導致巷道收縮變形，這個過程中會不停地發生一些膨脹松動的情況，以及彈性恢復的情況，這些情況在一定程度上都會影響巷道的使用，嚴重時會影響整個煤礦的開采，所以要對巷道進行不斷的優化，防止由于本身原因導致對整個工程產生負面影響。

2.1 巷道變形特點

第一，來壓迅速，受到原始應力重新分布的影響，在巷道開挖之后圍巖會迅速變形，礦壓顯現劇烈，頂板、地板移動速度出現最高值；第二，流動性相對顯著，受到巷道挖掘或者是翻修的影響，在后續的很長一段時間內巷道都會存在一定的不穩定，變形速度將會持續處于一種較高的狀態；第三，對應力擾動極為敏感，翻修、臥底、放炮等都會給相對穩定的巷道帶來影響，圍巖變形將會出現急劇增大的狀況。

2.2 礦井巷道失修情況

開灤東歡坨礦自然地質條件在國內外都非常罕見，深井軟巖具備高應力、強膨脹的特點。在采動影響作用之下，巷道需要保持頻繁的翻修頻率，只有這樣才能夠避免巷道出現癱瘓狀態，而一般情況下巷道維護周期僅僅有6 個月左右時間。采區巷道在近十幾年的發展過程中在不斷地實現優化設計，開灤東歡坨礦針對支護問題以及巷道破壞原因，從微觀到宏觀對巷道圍巖進行分析，井田動力區劃等問題展開相應研究和分析工作，在對以上問題進行分析的基礎之上可以確定軟巖巷道支護的設計原則，并在此基礎之上針對不同地質條件、類型巷道支護結構設計等開展針對性的軟巖巷道支護設計工作，不斷優化支護結構設計、施工、支護。

3 采區巷道位置選層的優化

開灤東歡坨礦井下巖層處于一種非均質狀態，其中絕大部分都是極軟巖，極難處理，盡量將不含或少含蒙脫石礦物質，較完整、不破碎、單軸飽和抗壓強度較高的巖層內部選定為采區主要巷道開鑿位置，避免將開鑿位置設置在極膨脹、極破碎、極軟、強流變的軟巖內。如南二采區運輸、回風、軌道中巷道選在了煤層底板以下，從2000年3月成巷以來仍保持穩定。

應力集中系數主要指的是巷道圍巖中重新分布應力與未開挖前應力的比值，它的主要作用和意義是能夠準確反映出圍巖應力集中程度。一般來說，在自然應力比值系數不斷提升的過程中，各種形狀的巷道頂底板應力集中系數會呈現出一種線性增加趨勢。自然應力比值系數在構造應力作用下會大于1，在此狀態下，巷道頂底板重新分布應力集中程度高，非常容易出現變形或受到破壞。總的來說，軟巖巷道劇烈收斂以及底膨出現的根本原因就是構造應力。因此，需要不斷調整整個地質構造和煤層的分布以及開采的方位，使主要巷道的方向與這些能夠平行。不斷地根據整個煤層的結構以及整個地區的地理狀態，對巷道進行更改，使巷道能夠符合，將煤層以及煤的煤炭資源運出。整個過程中應該使巷道的位置處于應力集中系數最小的地方。通過不斷的調節來保證整個巷道的穩定性，使整個巷道能夠安全又可靠地為煤炭運輸提供一個良好的基礎條件。

4 結語

開灤東歡坨礦通過十幾年來巷道支護改革和巷道優化設計，使軟巖巷道的狀態有了很大的改善，截至2004年末，礦井巷道總長度為28091 m，巷道失修長度621 m，嚴重失修長度233 m，失修率2.211%，嚴重失修率僅為0.829%，取得了較好的技術成果和經濟效果。