軟巖礦井支護(hù)中存在問(wèn)題分析

1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)研究院 014014；2.巴彥淖淖爾市國(guó)土資源局 內(nèi)蒙古 015000

摘要：由于礦井的地質(zhì)狀況較為復(fù)雜，并由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的特點(diǎn)，在對(duì)礦井進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)立足于大局，不但要求實(shí)施科學(xué)的技術(shù)，而且還應(yīng)當(dāng)盡最大可能地減少施工的費(fèi)用。而在軟巖礦井的建設(shè)中對(duì)時(shí)間的要求比較高，并且圍巖的自穩(wěn)時(shí)間比較短，倘若頂板被暴露，那么就會(huì)發(fā)生冒落的情況。因此在軟巖礦井的建設(shè)中我們應(yīng)該特別注意圍巖的自穩(wěn)時(shí)間。

關(guān)鍵詞：礦井建設(shè)；施工；軟巖礦井；礦井支護(hù)

一、軟巖支護(hù)的特點(diǎn)及類別

1.1軟巖巷道支護(hù)特點(diǎn)

（1）軟巖易風(fēng)化、遇水易膨脹。軟巖巷道開(kāi)挖后，應(yīng)及時(shí)封閉圍巖，盡量保持圍巖的原始特征，應(yīng)及時(shí)噴射混凝土，防止圍巖風(fēng)化、吸潮，同時(shí)也具有一定的支撐力，以防止圍巖松動(dòng)，保證安全。

（2）軟巖巷道的地壓大、來(lái)壓快、變形大、變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。為適應(yīng)軟巖巷道的這一支護(hù)特點(diǎn)，可遵照先柔后剛或二次支護(hù)甚至多次支護(hù)的原則，在支護(hù)形式上先期應(yīng)有一定的讓壓作用，即柔性支護(hù)，后期有足夠的剛性以防止軟巖無(wú)限制變形造成的巷道斷面大幅度縮小。

（3）軟巖巷道圍巖自承載能力低。由于上覆巖層壓力主要部分是由巷道圍巖來(lái)承受，只有一小部分由支架來(lái)承擔(dān)，因而要加強(qiáng)軟巖自身的承載能力，可通過(guò)巖體注漿加固或錨噴支護(hù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)，特別是對(duì)于多次修復(fù)的巷道，圍巖松動(dòng)范圍大，承載能力極低，尤其應(yīng)提高圍巖巖體強(qiáng)度，提高巖體自承載能力。

（4）軟巖巷道的地壓特征是四周來(lái)壓，不僅有頂壓、側(cè)壓，還有底壓，因而軟巖巷道都出現(xiàn)一定量的底鼓。因此，對(duì)軟巖巷道，不僅要加強(qiáng)頂、幫支護(hù)還要加強(qiáng)底板支護(hù)，防止底鼓。

1.2軟巖巷道特點(diǎn)

軟巖的巖層強(qiáng)度低、節(jié)理發(fā)育、遇水膨脹、崩解，易風(fēng)化，怕擾動(dòng)，具有松、散、軟、弱的特點(diǎn)。構(gòu)造應(yīng)力是巷道圍巖變形破壞的根源。礦井巷道是在原巖應(yīng)力作用下開(kāi)挖的，在巷道開(kāi)挖的整個(gè)過(guò)程中，原巖應(yīng)力一直對(duì)開(kāi)挖起作用。在構(gòu)造應(yīng)力條件下，軟巖不但破裂范圍大，而且軟巖的碎脹性表現(xiàn)得更為顯著，造成巷道掘出后初期變形嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在頂板下沉、幫內(nèi)移、底鼓、砼開(kāi)裂等，直接造成巷道無(wú)法正常使用。

二、軟巖支護(hù)中存在的問(wèn)題

2.1軟巖工程推廣不徹底

目前來(lái)說(shuō)，對(duì)軟巖技術(shù)有充分掌握還是少數(shù)，大多數(shù)的基層生產(chǎn)單位還是憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行支護(hù)，當(dāng)掘進(jìn)過(guò)程中越到軟巖，仍然使用傳統(tǒng)的老辦法進(jìn)行應(yīng)付，支護(hù)質(zhì)量不好，如果支護(hù)形式被破壞，那么就重新的維修。這種老舊的作業(yè)理念不僅浪費(fèi)工程時(shí)間，增加工程費(fèi)用，對(duì)人員的安全也是一種威脅，必須要進(jìn)行淘汰。

2.2項(xiàng)目施工地質(zhì)資料不足

在一些不具備條件的小煤礦中，地質(zhì)資料稀少。工程人員無(wú)法對(duì)前方的巖石屬性進(jìn)行預(yù)判，特別是對(duì)膨脹性的軟巖進(jìn)行預(yù)判，這樣就造成在設(shè)計(jì)巷道支護(hù)時(shí)的盲目選擇，最終造成支護(hù)質(zhì)量不過(guò)關(guān)。

2.3軟巖地應(yīng)力測(cè)試方法不足

現(xiàn)在，對(duì)軟巖的地應(yīng)力測(cè)試方法主要還是觀察礦區(qū)附近的構(gòu)造和軟巖工程變形破壞的程度來(lái)衡量對(duì)，構(gòu)造地應(yīng)力的測(cè)定還沒(méi)有很好的方法。有些單位在較硬巖石上進(jìn)行鉆孔進(jìn)行測(cè)定巖石地應(yīng)力，但是得到的誤差還是較大，所以，在地應(yīng)力的測(cè)定上，科技人員還應(yīng)加強(qiáng)研究。

三、對(duì)于軟巖支護(hù)中存在問(wèn)題的對(duì)策分析

3.1消除支護(hù)體與圍巖之間的不耦合現(xiàn)象

深部開(kāi)采軟巖巷道耦合支護(hù)就是對(duì)軟巖巷道圍巖產(chǎn)生的變形不協(xié)調(diào)部位，限制圍巖產(chǎn)生有害的變形損傷，同時(shí)最大限度地發(fā)揮圍巖的自承能力，實(shí)現(xiàn)支護(hù)一體化、荷載均勻化，達(dá)到巷道穩(wěn)定的目的。在將巷道刷大到原設(shè)計(jì)斷面后，頂板采用錨帶網(wǎng)支護(hù)，在高強(qiáng)錨桿支護(hù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加錨索加強(qiáng)支護(hù)，使錨桿、錨索協(xié)同作用，以主動(dòng)加固頂板，以提高圍巖的穩(wěn)定性。頂角錨桿傾斜安裝，形成結(jié)構(gòu)效應(yīng)；兩幫采用錨帶網(wǎng)支護(hù)，以保證巷道兩幫煤體的完整性。

3.2采用超高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿

這是一種利用超高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿支護(hù)為圍巖提供支護(hù)阻力的方法。這種方法比一般普通錨桿支護(hù)力提高三倍。可以大大降低巷道圍巖離層、離析等的發(fā)展。同時(shí)，可以在作業(yè)中使用高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，從而降低巷道圍巖的大變形和移動(dòng)，保護(hù)巷道頂板的穩(wěn)定。

3.3錨噴支護(hù)

錨噴支護(hù)是對(duì)軟巖巷道支護(hù)的比較合理的方式。煤礦支護(hù)進(jìn)場(chǎng)將錨桿支護(hù)作為主動(dòng)支護(hù)使用，但不是所有的錨桿都屬于主動(dòng)支護(hù)。主動(dòng)支護(hù)或者被動(dòng)支護(hù)主要的區(qū)別在于支護(hù)的體能能否主動(dòng)給圍巖以預(yù)緊力。煤礦工人在安裝錨桿時(shí)，必須給錨桿施加足夠的預(yù)應(yīng)力，這樣不僅可以消除錨桿的初始滑移，而且還可以為周圍巖石提供預(yù)緊力，從而降低受拉巖石拉截面的拉應(yīng)力。

3.4 U型鋼可縮性支架支護(hù)

這種支護(hù)形式是根據(jù)軟巖的膨脹性特點(diǎn)設(shè)計(jì)出來(lái)的。這種方法主要用在膨脹性巖體、斷層等地帶的支護(hù)。這種支護(hù)形式不僅可縮性良好，而且具有很好的承受力和支撐作用。當(dāng)巖石下沉、壓力增大時(shí)，作用在支架上的作用力和圍巖的移近量成反比，也就是說(shuō)在一定條件下，支架收縮，支架上的載荷反而降低。這種方式比較適合于現(xiàn)在煤礦的生產(chǎn)，但是這種支護(hù)形式也有其不足之處。主要表現(xiàn)在U型鋼的支撐力不能均勻的分布在架身上，由于掘進(jìn)過(guò)程中，U型鋼周圍難免形成很多空洞，這就使得支架和巖石的接觸是一些點(diǎn)和塊，不會(huì)整體和支架接觸。還有這種支護(hù)形式需要的鋼材量十分巨大，生產(chǎn)成本高。

3.5注漿加固

松軟破碎巖體的穩(wěn)定性主要取決于巖體內(nèi)磨擦角和巖體結(jié)構(gòu)面。巖體注漿后，由于漿液的網(wǎng)絡(luò)膠結(jié)作用，增大了巖體的內(nèi)磨擦角，不僅增加了結(jié)構(gòu)面間的磨擦力，又改善了巖體的連續(xù)性，使應(yīng)力均勻分布，避免應(yīng)力集中。另外，注漿還能使巖體的彈性模量增大，相對(duì)地降低了巖體的塑性，圍巖塑性變形范圍縮小，注漿一般有水泥漿和化學(xué)漿液，后者普遍應(yīng)用的為聚氨酯材料，注漿需要有注漿專用設(shè)備。

四、總結(jié)

隨著礦井深度的不斷增加，礦井內(nèi)部的構(gòu)造應(yīng)力不斷增加。造成開(kāi)采巷道的形變明顯，支護(hù)困難，沖擊地壓，煤與瓦斯顯著增加以及圍巖滲水嚴(yán)重等災(zāi)害。隨著科技的發(fā)展，錨噴支護(hù)是我國(guó)巷道支護(hù)的發(fā)展方向，錨噴技術(shù)具有超高強(qiáng)度、可伸縮、全長(zhǎng)錨固等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)軟巖巷道的支護(hù)效果明顯。所以，在以后的工作中，我們應(yīng)廣泛使用錨噴技術(shù)，提高巷道的支護(hù)質(zhì)量，為煤礦的安全生產(chǎn)墊定基礎(chǔ)。

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