深部區(qū)域破碎圍巖開拓巷道圍巖控制技術(shù)研究

降承春

（山西焦煤汾西礦業(yè)水峪煤業(yè)，山西 孝義 032300）

現(xiàn)階段，我國煤礦開采總量正在逐年上漲，每年煤礦井下需要新開掘巷道超過10 000 km，其中煤礦巷道的開掘總量相對(duì)較高。隨著科技技術(shù)的不斷向前發(fā)展，煤礦開采工作過程中對(duì)于更多控制技術(shù)應(yīng)用程度越來越高，并且煤炭資源的開采深度不斷加大，經(jīng)常會(huì)遇到一些軟弱圍巖結(jié)構(gòu)，受到煤礦開采工作過程中的采動(dòng)干擾、沖擊礦壓以及覆水堤的環(huán)境等，造成整個(gè)煤礦掘進(jìn)工作效率下降，對(duì)整個(gè)巷道圍巖控制工作帶來了較大的困難和挑戰(zhàn)。

1 深部區(qū)域巷道圍巖控制復(fù)雜條件和分類分析

1.1 巷道圍巖控制復(fù)雜條件和分類

根據(jù)煤礦巷道深部區(qū)域破碎圍巖結(jié)構(gòu)復(fù)雜條件，可分為以下幾種形式：主要包含軟化膨脹巷道、破碎巷道、高應(yīng)力巷道、大斷面巷道以及墻動(dòng)壓巷道等。在經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展之后，相關(guān)研究工作人員對(duì)深部區(qū)域開拓巷道圍巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生失穩(wěn)問題原因進(jìn)行了深入分析和研究，建立起一套相對(duì)比較完善的預(yù)防控制方法。近年來我國在圍巖巷道控制技術(shù)原理方面已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)整合與補(bǔ)充，并且將復(fù)雜環(huán)境條件下分為覆水環(huán)境、地質(zhì)條件構(gòu)造以及深部高應(yīng)力和軟弱圍巖結(jié)構(gòu)等，針對(duì)深部區(qū)域破碎圍巖開拓巷道的圍巖控制技術(shù)應(yīng)用受到了人們的廣泛關(guān)注和重視[1]。

1.2 深部巷道復(fù)雜圍巖條件分類

根據(jù)煤礦巷道圍巖控制的復(fù)雜條件和分類情況，在對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)的過程中，主要應(yīng)用了兩種類型的支護(hù)形式，分別為錨桿支護(hù)和錨網(wǎng)支護(hù)，前者主要應(yīng)用在圍巖軟弱的區(qū)域，通過對(duì)圍巖進(jìn)行錨桿支護(hù)達(dá)到對(duì)巷道支護(hù)的目的。錨桿支護(hù)技術(shù)在應(yīng)用過程中，不僅可以對(duì)巷道的整體穩(wěn)定性進(jìn)行保障，還能夠通過自身的力學(xué)性能對(duì)圍巖進(jìn)行加固，將其形成一個(gè)整體的力學(xué)系統(tǒng)。錨網(wǎng)支護(hù)能夠有效地利用各種錨桿和網(wǎng)片結(jié)構(gòu)，將整個(gè)巷道圍巖進(jìn)行加固，在整個(gè)巷道支護(hù)過程中，通過對(duì)支護(hù)體系和支護(hù)參數(shù)的合理應(yīng)用，保證煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

現(xiàn)階段，在深度較大的煤礦巷道開采過程中，這種類型的圍巖結(jié)構(gòu)條件已經(jīng)成為了一種常態(tài)，同時(shí)高地應(yīng)力普遍存在構(gòu)造區(qū)域的巖體結(jié)構(gòu)，不但形成一種結(jié)構(gòu)面發(fā)育條件，同時(shí)在破碎的圍巖結(jié)構(gòu)當(dāng)中還包含一些斷層、褶皺等復(fù)雜地質(zhì)圍巖結(jié)構(gòu)。軟巖巷道指的是巖石工程活動(dòng)中很容易產(chǎn)生塑性變形和破壞類的巖體，比如破碎松散的圍巖結(jié)構(gòu)、軟弱膨脹圍巖結(jié)構(gòu)以及弱膠結(jié)類結(jié)構(gòu)等，這種圍巖結(jié)構(gòu)在遇水條件下很容易產(chǎn)生嚴(yán)重的膨脹，出現(xiàn)軟弱破碎、強(qiáng)流變等特點(diǎn)，不但如此，其中還包含堅(jiān)硬頂板巷道的大面積沖擊以及強(qiáng)烈動(dòng)力災(zāi)害和富水巷道支護(hù)體所產(chǎn)生的特殊應(yīng)力作用[2]。

2 深部區(qū)域破碎圍巖開拓巷道圍巖控制技術(shù)應(yīng)用策略分析

2.1 全面改善巷道圍巖的應(yīng)力環(huán)境條件

在進(jìn)行深部區(qū)域破碎圍巖開拓巷道圍巖控制技術(shù)應(yīng)用過程中，需要全面改善巷道圍巖受力環(huán)境條件，從而對(duì)整個(gè)巷道的應(yīng)力環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化。在進(jìn)行深部區(qū)域破碎圍巖開拓巷道圍巖控制技術(shù)應(yīng)用過程中，首先需要對(duì)整個(gè)煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)的受力狀況進(jìn)行全面分析和了解，結(jié)合當(dāng)前實(shí)際情況，明確影響整個(gè)煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)受力因素的具體情況，并且針對(duì)不同類型的巷道圍巖結(jié)構(gòu)采取相應(yīng)的措施來開展針對(duì)性控制和處理，在進(jìn)行不同類型煤礦巷道圍巖控制技術(shù)應(yīng)用時(shí)，要根據(jù)不同的煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采取有效的施工方案和技術(shù)措施,保證整個(gè)煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，避免產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患問題。

2.2 改善圍巖結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)性質(zhì)

在加入一些軟弱圍巖和控制前部破碎圍巖結(jié)構(gòu)過程中，比較常用的方法是采取注漿加固施工技術(shù)，注漿加固施工技術(shù)可以保證巷道前部區(qū)域破碎圍巖結(jié)構(gòu)膠結(jié)漿液材料，充滿破碎圍巖的裂隙部分，可以最大程度上降低外部空氣水體等侵蝕作用，同時(shí)提高破碎巖體結(jié)構(gòu)的膠結(jié)性能。在近幾年的發(fā)展過程中，深淺孔聯(lián)合注漿施工技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)將前部圍巖結(jié)構(gòu)和深部圍巖結(jié)構(gòu)膠結(jié)作為一種整體性結(jié)構(gòu)，可以提高整個(gè)圍巖結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。通過對(duì)破碎圍巖結(jié)構(gòu)施工條件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查和分析，對(duì)注漿工藝技術(shù)方法進(jìn)行合理選擇，可以有效改善圍巖結(jié)構(gòu)的物理學(xué)性質(zhì)，研究人員利用微納復(fù)合無機(jī)材料開展了深部巷道軟巖圍巖巷道的高壓劈裂灌漿試驗(yàn)，經(jīng)S1M電子顯微鏡觀察表明，2 μm 寬的裂隙都能得到有效的補(bǔ)強(qiáng)，可以充分發(fā)揮出注漿加固施工技術(shù)的使用工作優(yōu)勢(shì)，保證整個(gè)圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。注漿加固施工技術(shù)作為提高破碎巷道圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要技術(shù)方法，在我國各大煤礦巷道開采工作當(dāng)中應(yīng)用越來越普遍，并且通過大量研究工作中發(fā)現(xiàn)，通過監(jiān)測(cè)聲波在圍巖結(jié)構(gòu)當(dāng)中的傳播速率來體現(xiàn)出巖體結(jié)構(gòu)的裂隙發(fā)育情況，并且對(duì)注漿加固施工完成之巷道整體效果進(jìn)行總結(jié)，從中可以看出整個(gè)巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到了充分保證，可以實(shí)現(xiàn)在深部破碎圍巖巷道當(dāng)中進(jìn)行合理應(yīng)用[3]。

2.3 全面強(qiáng)化圍巖結(jié)構(gòu)的承載性能

在對(duì)深部區(qū)域破碎圍巖開拓巷道圍巖控制技術(shù)應(yīng)用的過程中，工作人員需要全面強(qiáng)化圍巖結(jié)構(gòu)的承載性能，以保證整個(gè)圍巖結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)。在具體的實(shí)踐過程中，工作人員需要將深部區(qū)域破碎圍巖開拓巷道圍巖控制技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)內(nèi)容放在強(qiáng)化圍巖結(jié)構(gòu)的承載性能方面。具體來講，就是要確保頂板隔離層以及兩幫支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠承受一定的預(yù)張力，以保證整個(gè)圍巖結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)，從而為后續(xù)的開采工作提供良好的支持和保障。同時(shí)，在整個(gè)支護(hù)施工過程中，要明確頂板隔離層以及兩幫支護(hù)結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，以確保整個(gè)巷道處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。在巷道兩幫支護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，需要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)底角以及頂角等部位的支護(hù)，以保證整個(gè)圍巖結(jié)構(gòu)的承載性能能夠充分發(fā)揮出來，從而避免因?yàn)榫植恐ёo(hù)結(jié)構(gòu)無法承受相應(yīng)的預(yù)張力而產(chǎn)生的破壞問題[4]。

2.4 巷道圍巖協(xié)同控制技術(shù)方法

隨著煤礦開采深度的不斷增加，由于開采技術(shù)和開采環(huán)境的影響，使得煤礦巷道圍巖控制技術(shù)也呈現(xiàn)出越來越復(fù)雜的態(tài)勢(shì)。為了有效地解決深部破碎圍巖開拓巷道圍巖控制技術(shù)應(yīng)用中存在的問題和不足，需制定出具有針對(duì)性和可行性的控制策略。在巷道圍巖協(xié)同控制技術(shù)方法應(yīng)用過程中，需針對(duì)深部破碎圍巖開掘巷道圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和研究，進(jìn)而在實(shí)際的巷道維護(hù)管理過程中，有效地利用圍巖協(xié)同控制技術(shù)方法進(jìn)行支護(hù)。針對(duì)一些特殊情況下的巷道開掘巷道進(jìn)行協(xié)同控制技術(shù)方法的應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)形勢(shì)下的錨桿錨索損傷破壞的問題可以得到進(jìn)一步改善和優(yōu)化。除此之外，對(duì)于深部煤礦開采工作面軟弱圍巖巷道的加固工作過程中，需要充分考慮到圍巖的地質(zhì)條件，充分利用協(xié)同化控制技術(shù)方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圍巖的整體提升。為了更好地提升巷道圍巖控制的質(zhì)量，可以采取錨注噴協(xié)同化圍巖控制技術(shù)方法，該技術(shù)方法是將圍巖結(jié)構(gòu)視為一個(gè)整體，充分發(fā)揮圍巖結(jié)構(gòu)的承載性能，通過高壓錨注提高加固場(chǎng)的長度，同時(shí)改善煤化巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高整個(gè)巷道結(jié)構(gòu)的承載能力，煤幫表面噴漿可以實(shí)現(xiàn)空氣隔絕，可以有效降低風(fēng)化問題的影響。

3 結(jié)語

在深部煤礦開采過程中，針對(duì)煤礦巷道深部區(qū)域破碎圍巖的控制技術(shù)應(yīng)用非常關(guān)鍵。通過錨噴一體化圍巖結(jié)構(gòu)的控制工作，可以進(jìn)一步提高整個(gè)錨索和錨桿的主動(dòng)支護(hù)效果，因此可以在很大程度上提高，破碎巷道圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，是保證整個(gè)巷道掘進(jìn)工作安全性的重要保障基礎(chǔ)，受到了煤礦開采工作單位的高度重視。