煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定與支護(hù)對(duì)策

劉引召 趙西坡

摘要：圍巖的結(jié)構(gòu)面和應(yīng)力狀態(tài)是影響圍巖穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，煤礦的逐漸挖深很可能會(huì)改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，容易導(dǎo)致其產(chǎn)生裂縫，并且裂縫程度逐漸增大，不利于圍巖的穩(wěn)定，破壞了其平衡性，需要對(duì)其全方面進(jìn)行分析和研究。因此，為確保采礦工程中煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定性需加強(qiáng)其支護(hù)工作，科學(xué)合理進(jìn)行研究，有原則性地采取有效措施，確保工程能夠順利、安全進(jìn)行。本文就此展開了論述，以供參閱。

關(guān)鍵詞：煤礦深部；巖巷圍巖穩(wěn)定；支護(hù)對(duì)策

圍巖的結(jié)構(gòu)面和應(yīng)力狀態(tài)是影響圍巖穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，煤礦的逐漸挖深很可能會(huì)改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，容易導(dǎo)致其產(chǎn)生裂縫，并且裂縫程度逐漸增大，不利于圍巖的穩(wěn)定，破壞了其平衡性，需要對(duì)其全方面進(jìn)行分析和研究。因此，為確保采礦工程中煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定性需加強(qiáng)其支護(hù)工作，科學(xué)合理進(jìn)行研究，有原則性地采取有效措施，確保工程能夠順利、安全進(jìn)行。

1深部巖巷圍巖穩(wěn)定支護(hù)現(xiàn)狀

高地壓巷道支護(hù)研究初步成果，還遠(yuǎn)不能滿足高地壓巷道圍巖控制的要求。歸納起來，還存在以下問題：1）雖然在目前的相關(guān)研究工作中，已經(jīng)出現(xiàn)了相當(dāng)一部分深部巷道支護(hù)理論，但是這些理論體系本身都存在著一定缺陷，無法切實(shí)有效的對(duì)于深部高低壓巷道圍巖破壞、變形機(jī)理進(jìn)行揭示。當(dāng)前，絕大部分高低壓煤礦開采巷道，所采用的都是二次支護(hù)理論，也就是實(shí)際執(zhí)行支護(hù)工作的過程中，其支護(hù)工作主要是分兩次來進(jìn)行：第一次支護(hù)只是一定程度上保持圍巖穩(wěn)定，并且允許巷道圍巖一定程度上進(jìn)行壓力釋放；在壓力釋放基本穩(wěn)定之后，便可以開始第二次支護(hù)，如此以來便能夠更好的進(jìn)行穩(wěn)定工作。但是，隨著深度不斷加深，這一加固理論已經(jīng)無法為相關(guān)深部煤礦提供幫助，即便是二次支護(hù)之后，依然會(huì)發(fā)生變形、破壞現(xiàn)象，部分情況下需要周而復(fù)始的三次、四次進(jìn)行加固，這一支護(hù)措施無法為煤礦提供保障。2）雖然目前有多種巷道支護(hù)形式，但各種支護(hù)形式都存在不足。對(duì)于高地壓巷道本身來說，還沒有切實(shí)有效的支護(hù)措施，巷道本身所可能出現(xiàn)的變形、破壞都極有可能使得巷道坍塌，必須要通過有效的措施不斷進(jìn)行翻修、維護(hù)。如此以來，支護(hù)成本便會(huì)大幅度的提升，并且煤礦開采的掘進(jìn)速度極為緩慢，不僅效果不加，各個(gè)方面的隱患也較多，極大的影響到了采煤推進(jìn)工作以及采煤產(chǎn)量、效益。3）由于錨桿、錨索強(qiáng)度和剛度偏低，導(dǎo)致單位面積上錨桿、錨索數(shù)多，間排距小，支護(hù)密度大，嚴(yán)重影響巷道掘進(jìn)速度，造成采掘接續(xù)緊張。

2采礦工程中煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定性控制支護(hù)對(duì)策

2.1采用錨桿支護(hù)技術(shù)

錨桿支護(hù)技術(shù)是保持圍巖穩(wěn)定的關(guān)鍵，在工作過程中主要是發(fā)揮高預(yù)緊性、高強(qiáng)度、高剛度和高錨固點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，并具有不同的特性效果，以保證支持效果。當(dāng)預(yù)緊力達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，有利于承重殼體結(jié)構(gòu)的形成，有助于將應(yīng)力轉(zhuǎn)移到其它方面，從而有效地控制圍巖的穩(wěn)定性。螺栓技術(shù)的高強(qiáng)度特性主要體現(xiàn)在其高抗壓能力上。在實(shí)際應(yīng)用中，控制圍巖穩(wěn)定性具有重要的意義。在材料的使用中，采用高剛度材料的組合來提高承載能力，從而控制圍巖變形。

2.2進(jìn)行注漿錨索加固

注漿錨索加固技術(shù)是從實(shí)際技術(shù)實(shí)施中得出的改善圍巖物理學(xué)性能提高圍巖穩(wěn)定性的方法。圍巖的加固時(shí)利用注漿方法把圍巖的弱面充實(shí)，使其和圍巖的巖體膠結(jié)成為一個(gè)整體，從而提高圍巖的整體的穩(wěn)定性和承受壓力的性能。在實(shí)際技術(shù)的實(shí)施中，注漿錨索加固在起到應(yīng)有效果的同時(shí)還可以降低支護(hù)成本。通過對(duì)支護(hù)體不同部位的注漿加固可以起到不同的作用，注漿錨索具有密封圍巖縫隙使其隔離空氣和水的作用，還可以將松散破碎圍巖膠結(jié)提高圍巖整體性穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)；注漿錨索加固可以使荷載均勻作用在噴層和支架上能夠承受應(yīng)力集中帶來的壓力；對(duì)圍巖縫隙的充填形成多層組合拱結(jié)構(gòu)，起到擴(kuò)大承載有效范圍提高承載能力的作用；注漿錨索加固可以使錨桿變長(zhǎng)使多層組合拱形成整體，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；注漿的方法會(huì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)面加大，降低了整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng)力，可以承受更大荷載，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承受能力。

2.3底板主動(dòng)卸壓

圍巖所承受的壓力一般都是集中在底板上面，因此需要對(duì)底板進(jìn)行卸壓處理，已減輕對(duì)地板所造成的壓力。而底板卸壓受多方面的因素影響，主要是卸壓槽的方向、深度、寬度和形狀與開巷的間隔時(shí)間等方面，在底板卸壓過程中需要將底板的應(yīng)力進(jìn)行轉(zhuǎn)移，降低圍巖承受的應(yīng)力，從而避免巖道的變形和損壞。底板主動(dòng)卸壓技術(shù)能夠調(diào)整整個(gè)圍巖的受壓情況，加強(qiáng)其承載力，進(jìn)而改善煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定性。

2.4巖巷幫頂協(xié)同支護(hù)

在巷道圍巖穩(wěn)定控制的支護(hù)技術(shù)中，巖巷幫頂協(xié)同技術(shù)是通過深部巖巷幫頂實(shí)現(xiàn)的，巷道圍巖的協(xié)同支護(hù)理論是對(duì)圍巖錨固理論、圍巖支護(hù)理論和圍巖承載機(jī)理理論和技術(shù)的吸收和改善，同時(shí)，圍巖幫頂協(xié)統(tǒng)支護(hù)是基于協(xié)同的基本原理和方法進(jìn)行的，在實(shí)際的實(shí)施中，使各個(gè)子系統(tǒng)之間和子系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)同作用得以利用從而產(chǎn)生巖巷幫頂協(xié)統(tǒng)支護(hù)技術(shù)。通過巷道圍巖支護(hù)系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)之間和子系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)同為目標(biāo)進(jìn)行錨固參數(shù)在設(shè)計(jì)上的優(yōu)化，從而提高錨固構(gòu)件和整個(gè)錨固結(jié)構(gòu)的物理學(xué)性能，達(dá)到協(xié)同支護(hù)的效果，使巷道圍巖錨固結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)得到有效改善，從而使巷道圍巖的應(yīng)力集中減少使圍巖較大變形也得以減少。在深部巖巷幫頂協(xié)同技術(shù)的基礎(chǔ)上可以有效達(dá)到提高圍巖錨固結(jié)構(gòu)承載能力的目的，同時(shí)可以提高錨固結(jié)構(gòu)抗變形的能力和整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高巷道圍巖穩(wěn)定技術(shù)實(shí)施的效果給整個(gè)支護(hù)技術(shù)的實(shí)施提供技術(shù)上的支持。

3結(jié)束語

總之，隨著采礦工程力度的加強(qiáng)，煤礦的開采深度越來越深，嚴(yán)重影響了深部巖巷圍巖的穩(wěn)定性，礦產(chǎn)開發(fā)人員應(yīng)高度重視加強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定工作，從而確保開采工作安全、順利地進(jìn)行。圍巖的穩(wěn)定支護(hù)工作應(yīng)有一定的原則和基礎(chǔ)，找準(zhǔn)關(guān)鍵點(diǎn)后采取有效的措施和對(duì)策，真正實(shí)現(xiàn)圍巖支護(hù)工作的效益。

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[3]趙偉，等.深部巖巷主動(dòng)支護(hù)及圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)研究[J].中州煤炭，2015，02：49-52.

（作者單位：兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦）