圍巖松動理論指導(dǎo)井巷維修實(shí)踐

曹 佩，謝才根，陳其生

（江西省新洛煤電有限公司，江西 豐城 331107）

1 概況

新洛公司山西煤礦主采煤層23＃、21＃、13＃煤層，其中23＃煤層為厚煤層，平均厚度5.0m，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含多層薄層夾矸，普氏硬度3～4，煤層傾角8°～22°，煤層賦存相對穩(wěn)定。23＃煤層偽頂為粉砂巖夾煤線，厚度0.8m，含炭質(zhì)較高；直接頂為粗粉砂巖，厚度2.0m，致密堅(jiān)硬；老頂為灰色細(xì)砂巖，厚度15 m，堅(jiān)硬。直接底為粉砂巖，厚度2.0m，較堅(jiān)硬，不易底鼓；老底為灰色細(xì)砂巖，厚度5m，致密堅(jiān)硬。該礦為瓦斯礦井，23＃煤層瓦斯絕對涌出量為3.17m3／min，相對涌出量6.28m3／t，煤層不易自燃，煤塵無爆炸性。

2009年施工的2309工作面為沿底檢頂煤采煤方法，全部垮落法管理頂板，工作面巷道沿底板施工，煤巷掘進(jìn)為鉆眼爆破法，支護(hù)方式為11＃礦Ⅰ鋼梯形支護(hù)。2309工作面儲量大，井巷使用壽命長，初期施工的井巷已多次受壓變形，井巷維修已達(dá)到每月一次，維修成本劇增，安全威脅加大。

2 圍巖松動圈理論

圍巖松動圈理論認(rèn)為：巷道支護(hù)的對象為松動圈圍巖自重和深部圍巖的部分彈塑性變形，而圍巖松動圈是圍巖應(yīng)力與圍巖強(qiáng)度的函數(shù)，它反映了巷道穩(wěn)定程度。裸體巷道，其圍巖松動圈都接近于零，此時(shí)巷道圍巖的彈塑性變形雖然存在，但并不需要支護(hù)；松動圈越大，收斂變形越大，巷道就越難支護(hù)。因此，圍巖松動圈理論認(rèn)為，支護(hù)的目的就在于防止圍巖松動圈發(fā)展過程中所產(chǎn)生的有害變形，從而達(dá)到穩(wěn)定巷道平衡的目的，在井巷維修中控制松動圈的發(fā)展，可以減少維修次數(shù)，降低維修成本。

3 控制圍巖松動圈發(fā)展的實(shí)踐

3.1 煤巷圍巖松動圈發(fā)展的過程

2309工作面兩道為梯形工字鋼支護(hù)，井巷服務(wù)年限超過10個(gè)月后，背幫背頂材料變脆腐爛，頂、幫煤巖風(fēng)化垮落，煤體與支架存在一定的空隙，受礦山壓力影響，上覆煤巖受壓碎脹，煤矸充填空隙，上覆裂隙向上延 發(fā)展，擴(kuò)大了松動圈范圍，維修后的支架承擔(dān)了比以前松動圈圍巖自重、上覆煤體的部分彈塑性變形更大的壓力，因此，每次維修均必須提高支護(hù)強(qiáng)度。

3.2 圍巖松動圈理論在井巷維修中的實(shí)踐

2309集中運(yùn)輸巷：支護(hù)型式11＃礦Ⅰ鋼，梯形，凈斷面2.0m×2.0m，棚距0.6m／架，初次維修2010年8月，第二次維修2011年元月，第三次維修2011年4月，即每3個(gè)月維修一次。

2309保巷：支護(hù)型式單體液壓支柱，矩形，凈斷面1.8 m×2.0m，棚距0.3m，初次維修2011年2月，第二次維修2011年7月，即每5個(gè)月維修一次。

3.3 巷道圍巖松動圈的估算

假設(shè)井巷維修挑頂高度0.6m，到下次維修，上覆0.6 m 空隙需圍巖碎脹充填，松動圈發(fā)展高度為0.6 m÷1.2（碎脹系數(shù)）=0.5m，即上覆又有0.5m 圍巖碎脹，支架需增加0.5m 圍巖自重的支撐強(qiáng)度。

3.4 控制圍巖圈發(fā)展的措施

（1）巷道施工時(shí)必須立即支護(hù)，減少空頂時(shí)間，縮小松動圈擴(kuò)展的空間。

（2）巷道支架的支護(hù)強(qiáng)度必須達(dá)到控制圍巖松動的要求，使支架的支承力和松動圈圍巖自重、上覆松動圈的彈塑性變形壓力相平衡。

（3）提高副料的支承強(qiáng)度。

（4）采取防止副料變脆腐爛的措施。

（5）巷道維修后的支架加密，頂、幫背嚴(yán)，不使支架上部出現(xiàn)空隙。

4 結(jié)語

松動圈是在圍巖自重和圍巖應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的，支護(hù)不能阻止其形成，但合理的支護(hù)條件下，松動圈具有收斂性；充分利用好松動圈理論，加密支架，提高支承力，可以控制松動圈的發(fā)展，從而達(dá)到減少巷道維修費(fèi)用的目的。