煤礦軟巖巷道支護方式研究與應用

摘 要：我國煤礦地層中有廣泛的軟巖分布，大部分甚至全部礦井開采區域基本屬于軟巖礦井，隨著開采深度的不斷增加，軟巖的范圍也不斷增加；而礦井下的軟巖巷到由于高壓力影響會出現圍巖松軟或支護困難等問題造成巷道穩定性差和容易變形的問題，這就要求煤礦在開采中對巷道圍巖的力學特征和支護技術進行更加深入的研究，只有選擇適合的支護材料和支護方式才能發揮支護的支撐和承載作用，本文主要根據軟巖巷道穩定差和難支護的缺陷，深入探究軟巖巷道支護的方式，對開采中常見問題進行分析，為有效解決軟巖問題提供參考。

關鍵詞：軟巖；支護；高壓力；支護方式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.072

0 引言

隨著我國人們生活水平的不斷提高，對礦產資源的需求量越來越大，伴隨煤礦開采深度的不斷增加，煤礦井下大部分為軟巖巖層結構，受高應力影響存在圍巖松軟和支護困難等問題，為解決軟巖巷道的圍巖變形大和穩定性差的問題，軟巖支護方式的選擇與應用成為煤礦開采的重要問題之一，因此，本文對軟巖巷道的支護方式進行探究，為達到提高煤礦開采效率和降低支護成本的目的。

1 軟巖巷道變形的原因

煤礦軟巖支護是煤礦井下開采的關鍵技術之一，也是煤礦井下開采的難題之一，軟巖巷道兩邊移動或頂板下沉等問題會導致巷道斷面出現變形的問題，從地板巖層受力情況來看，巷道地板不穩定會直接影響到頂板的穩定性，而傳統的支護技術可以對地板下沉進行一定的控制，但對低鼓仍然沒有有效的方法，從地面巖層受力情況來看，巷道地板處于未支護狀態，隨著巷道的不斷挖掘導致原本作用于地板巖層的應力減弱，地板巖層會恢復彈性，若高應力量超過巖層的強度，巷道會出現變形嚴重的情況；根據水平應力理論得知，巷道的挖掘方向出現傾斜，巷道頂底板巖石會出現偏向導向一側的情況，這種情況容易導致巷道頂板出現破壞，頂板的破壞還會引起巷道巖層的內移，軟巖變形會使得地板巖層發生較大的破壞，使得巷道變形情況繼續發展。

2 軟巖支護技術概況

軟巖具有穩定性差、松脆膨脹等特點，軟巖對巷道挖掘常出現較大變形，部分西方國家采用新奧法理論解決支護問題，而部分國家則多運用金屬支架來處理軟巖巷道支護問題，這些技術不能從根本上解決支護問題；這些支護方式存在施工復雜的問題，原有巷道遭到破壞會再進行修復比較困難，因此傳統技術無法滿足軟巖技術的需求，新型支護技術應用越來越廣泛。

3 軟巖巷道支護方式的選擇

3.1 全鋼型支護

全鋼型支護，該支護方式主要分為全封閉鋼支架支護、整體預制模板支護、現澆封閉鋼筋混凝土支護等，全剛性支護無法很好的解決巷道圍巖應變與支護體形變之間的問題，鋼性支護可以為巷道圍巖提供一定的支護強度，但不適合變形量較大的軟巖巷道支護。

3.2 U型鋼支架支護

U型鋼支架支護由于軟巖巷道有形變量大的特點，這要求金屬支架需要具有較高的可縮性能，在抵抗巷道高應力的同時也可以發揮形變量大的優勢。為滿足高阻和可收縮的特點，我國軟巖巷道支護方式多選擇具有結構簡單、承載能力強和可縮性強的U型鋼支架，該支護方式多應用于圍巖破碎較為嚴重的巷道中，但U型鋼支護方式屬于被動支護，無法在支護初期提供支護作用力，在圍巖變形作用于U型鋼支架之后方可承載壓力，因此存在一定的缺陷。

3.3 錨桿支護

錨桿支護常被稱為主動支護方式，但并非所有錨桿支護均是主動支護，區分主被動支護方式的關鍵在于看支護體能否主動給圍巖預緊力，在安裝錨桿支護時，給錨桿施加足夠預應力，可以消除錨桿的拉伸滑移，直接對圍巖提供一定的預緊力，起到提高圍巖整體穩固性，達到支護目的。

3.4 聯合支護

巷道軟巖是一種支護極為困難的巖層結構，聯合支護技術需要從外改變圍巖受壓能力，控制圍巖變形，從內部要增強巖體強度，提高承載力，聯合支護指采用不同性能的單一支護方式進行組合，隨著軟巖技術的不斷改進，，保留多種支護方式的優點，實現優勢互補，結合U型鋼、工字型鋼的支護方式，汲取錨桿支護和錨網支護等多種支護方式的優點，相互補充，通過與圍巖的相互作用，適應軟巖高應力的變形，實現聯合支護體共同承載壓力。

3.5 軟巖支護新方法

軟巖支護方式的新方法為超高強度錨桿支護方式和錨注支護，超高強度錨桿支護采用螺紋鋼錨桿，是普通錨桿強度的3-4倍，為巷道圍巖提供強大的錨固力，更可以約束圍巖的裂隙，提高系統的安全性；錨注支護方式針對松動范圍較大的軟巖巷道進行支護，單獨錨桿支護難以支護破碎巖石，巷道中為發揮錨桿支護的優勢，提高圍巖的強度和改善圍巖的變形規律，利用錨桿兼作注漿管實現錨注一體化技術，成為解決圍巖破碎的有效支護方式；錨注支護方式中的注漿可以改變圍巖的松散結構，提高圍巖自身強度，可以利用漿液封堵圍巖縫隙，提高圍巖的穩定性；注漿形成的加固圈可以為錨桿提供可靠的錨固基礎，發揮錨桿對破碎松散圍巖的支護作用，進一步增強支護效果。

3.6 巷道支護材料的選擇

傳統錨桿加工粗糙、強度低，無法通過人工進行分步安裝，在錨桿的實際使用中容易出現不合理的情況，復雜情況下錨桿安全性能差，目前高強錨桿使用較為廣泛，無論在性能還是加工精度方面都比傳統錨桿有明顯提高，在一些特定的零部件方面有很明顯的改善，高強度錨桿支護在復雜條件下有很強的適應性，運用的錨桿材料比金屬支架的投入成本低，支護效果也更加明顯。

4 結束語

在軟巖巷道支護中通過對軟巖巷道力學和支護方式選擇的深入研究，復雜地質選擇適合的支護方式，是保障礦井安全開采的關鍵。運用合理的支護方式，才能夠有效地發揮支護體的支撐作用和高承載能力，避免巷道破壞后再進行修復而造成大量的人力物力和財力的浪費，有效解決軟巖巷道的支護問題可以保障煤礦開采的安全性和提高企業的經濟效益。

參考文獻：

[1]李亞東，薛佳齊.軟巖條件下巷道支護方式的選擇[J].礦業裝備，2015（09）.

[2]付榮，范明建.煤礦軟巖巷道支護現狀及發展趨勢[J].煤，2007（06）.

[3]孟慶彬，孔令輝，魏烈昌，申海龍，楊以明.煤礦軟巖巷道工程支護的研究現狀與展望[J].煤，2011（01）.

[4]荊升國.高應力破碎軟巖巷道棚-索協同支護圍巖控制機理研究[J].中國礦業大學學報，2009（06）.

[5]楊雙鎖.煤礦回采巷道圍巖控制理論探討[J].煤炭學報，2010（11）.