深部軟巖巷道卸壓技術應用與研究

房　博（山東能源新礦集團華豐煤礦,山東　新汶　271413）

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深部軟巖巷道卸壓技術應用與研究

房博
（山東能源新礦集團華豐煤礦,山東新汶271413）

摘 要:本文結合煤礦生產實踐，介紹了深部巷道維護的新技術，探討了該技術在實際應用中存在的問題和相應對策。闡述了在下一步推廣應用中，應采取的措施及相關標準。

關鍵詞:深部巷道；開幫卸壓；采動壓力

0　引言

華豐煤礦目前已開拓到海拔-1100m以下，深部巷道面臨高地壓、高采動壓力的雙重考驗。為了避免采動影響范圍內的巷道出現大范圍失修，該礦在部分深部巷道試用了“開幫卸壓”技術。旨在通過不斷摸索及完善，使該技術不斷趨于成熟，得以在同類型深部礦井中推廣應用。

1　“開幫卸壓”技術的機理

（1） 華豐煤礦屬于典型的深部軟巖礦井，在深部高地應力及軟巖膨脹性作用力的影響下，巷道圍巖內部積聚了大量的變形能量。根據以往經驗，單純依靠多種支護形式的疊加只能暫時的維護住巷道，一旦進入采動壓力影響范圍內，就難以為繼；（2）“開幫卸壓”顧名思義，就是通過對深部失穩巷道預先放炮開幫，放掉承壓圍巖，改變巷道圍巖的應力狀態，使巷道始終處于零壓狀態，變靜態的被動承壓為動態的主動卸壓。同時利用深部軟巖的流變性，在一次卸壓后，對采動壓力影響范圍內的巷道分段二次、三次進行“開幫釋壓”，持續減壓，直至脫離采動影響范圍，巷道圍巖重新恢復到穩定狀態。

2　試驗巷道的選擇

目前，-1100m運輸大巷正處于四、六層煤采動壓力影響范圍內，巷道變形較嚴重，部分巷道已經無法使用。據此，礦研究決定選取-1100m運輸大巷作為試驗巷道，應用開幫卸壓工藝。-1100m運輸大巷平面布置圖見圖1所示。

圖1　-1100m西大巷平面位置圖

3　采用的施工方法及支護設計

（1）施工方法。根據巷道用途、圍巖特性、服務年限及巷道變形破壞情況，施工時自兩拱肩向下開幫、落底、整改更換變形的舊U型棚等。采用近三心拱型斷面，整棚換棚采用π型鋼前探梁作臨時支護，開幫位置采用初噴30mm混凝土作臨時支護，錨網噴支護作永久支護。該巷巷修前，由地質測量部門根據先前東西兩側已擴修巷道現場實測，整個巷修段標記出腰線并掛設施工中線，施工時嚴格按中腰線施工。

（2）支護設計。開幫位置采用錨網噴支護作為永久支護，錨桿采用MSGLD-335#等強全螺紋錨桿。錨桿規格為φ22×2400mm，每根錨桿用2塊樹脂藥卷加長錨固，規格為MSCK2830、MSZ2850。錨桿間排距為800×800mm（下拱肩處五花布置）。使用冷拔鋼10#黑鐵絲經緯金屬網，噴射C20混凝土（水泥、石子、砂子），噴體總厚度100mm。U型棚原則上繼續使用原有舊U型棚，個別變形嚴重的棚梁棚腿更換。棚之間加裝兩組新式聯棚器加固。兩拱肩以下不再鋪網，頂部采用鐵背板密背，間距300mm，使用雙股鐵絲固定在U型棚上。

（3）巷道尺寸及施工標準。自拱肩向下開幫卸壓，開幫量由上至下逐漸增加。開至起拱線位置時，需開至650mm，兩幫開寬量均保持至底板。巷道拱部采用近三心拱型斷面。嚴格按中腰線施工，卸壓整棚后，中線距南幫棚腿不小于1.2m、距北幫棚腿不小于3.0mm。開幫卸壓支護斷面圖見圖2所示。

圖2　 -1100m西大巷開幫卸壓支護斷面圖

4　施工過程中存在的問題和相應對策

4.1存在的問題

①由于試驗巷道正處于四、六層采動壓力影響范圍內，巷道圍巖破壞程度已經非常嚴重，軟巖流變性表現得尤為突出。單純采用800×800mm 間排距的普通全螺紋錨桿支護已無法阻止兩幫移近變形；②巷道正頂至兩幫300～800mm范圍內，未再放頂。頂部破碎巖石向兩幫擠壓，巷道頂部墜頂，頂梁受力；③原支護體中使用的經緯網及鋼筋網較多，實際施工過程中，剪網量較大；④試驗巷道采動壓力影響與四、六層工作面初次來壓、周期來壓步距的關系需要進一步論證，以確定二次、三次卸壓的最佳時間及范圍。

4.2 采取的相應對策

①開幫卸壓巷道的支護設計不能一概而論，應根據巷道圍巖破壞情況具體分析。對圍巖較穩定、變形量不大的巷道卸壓間隙可適當減少，支護強度保持現在的水平即可；對頂板及應力集中區卸壓間隙應擴大到800mm，一次支護采用高強錨桿、五花錨桿采用等強錨桿，并在下拱肩加打一根錨索；對上幫巖石破碎、上拱肩出現巖層抽動的巷道，應在錨網噴支護后立即支棚，并對上拱肩接頂。對頂板破碎的巷道頂板，還應減少裝藥量，并增加節炮眼數量。炮后采用局部錨帶網加強支護，控制住頂板。在動態觀測時，發現漿皮擠進、錨桿斷裂情況時，及時補強支護；②通過對巷道狀態的判斷及整修時的施工資料，對施工巷道進行局部選擇性卸壓。避免增加額外工作量，同時可以保護原有支護體。；③與礦壓觀測部門聯系，對試驗巷道建立起完善的礦壓觀測體系。通過動態觀測與四、六層工作面來壓分析，確定試驗巷道初次來壓及周期來壓時間，合理安排施工單位進行二次、三次卸壓。

參考文獻：

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[1]柏建彪.深部軟巖巷道支護原理及應用[M].巖石工程學報,2008.

[1]何滿潮.中國煤礦軟巖巷道工程支護設計及施工指南[M].科學出版社,2004.

作者簡介：房博（1986-），男，山東寧陽人，本科，助理工程師，主要從事：煤礦井下巷道掘進管理工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.067