煤礦深部巷道圍巖控制及支護技術研究

王安偉（安徽省淮北礦業集團（公司）蘆嶺煤礦，安徽　宿州　234113）

煤礦深部巷道圍巖控制及支護技術研究

王安偉
（安徽省淮北礦業集團（公司）蘆嶺煤礦，安徽宿州234113）

隨著我國煤礦開采深度的不斷增加，圍巖控制及支護技術成為深部巷道開采的聚焦點。因此，本文首先簡要的闡述了煤礦深部巷道圍巖條件及變形特點，然后重點分析了煤礦深部巷道圍巖穩定性控制措施及支護技術，這對煤礦深部巷道安全作業提供了一些指導。

深部巷道；控制措施；支護

0　引言

據統計，我國煤炭埋深大于600米的儲量占到總煤炭儲量的70%以上，煤炭埋深大于1000米的儲量占2.95×1012噸，占總煤炭儲量的53.17%。隨著我國能源需求在進一步增加，煤礦的開挖深度逐漸向更深部巷道延伸。但是，由于開采深度不斷加深，巷道圍巖條件日趨復雜，開挖難度日趨增大，巷道圍巖控制及支護問題日趨困難。因此，煤礦深部巷道圍巖控制及支護技術成為制約煤礦安全穩定生產的最主要因素。基于這一現狀，本文首先簡要敘述了煤礦深部巷道圍巖條件及巷道變形的主要特點，繼而從圍巖強度和圍堰內應力兩方面入手，分析了煤礦深部巷道圍巖穩定性的控制原理及相應的圍巖支護技術措施，以保證煤礦深部開采的有序進行。

1　煤礦深部巷道開采特點

深部巷道圍巖條件比較復雜，只有充分了解深部巷道圍巖性質的變化才能因地制宜，進行有效的圍巖控制。深部巷道圍巖開采過程中會表現出如下特點：與上部圍巖相比，深部開采巷道圍巖密度增加，圍巖變硬；開挖前，巖體處于三向受力狀態下，由于巷道掘進后，周圍巖石被開挖，相當于卸載，致使其壓力釋放，巖體容易破碎，導致圍巖強度有所下降，出現大量細微裂縫，圍巖軟化。開采巷道的變形特點：

（1）由于巷道開挖后，圍巖會發生卸載現象，巖體能量突然得到釋放，使得圍巖塑性區和破碎區范圍加大，巷道兩幫移近量大，繼而兩幫高應力傳到底板，巷道底鼓嚴重；巷道變形易受擾動，對外部環境影響反應十分靈敏，外部作用發生變化變化，巷道應力、變形均會出現顯著改變。（2）巷道圍巖變形的時間效應。初期來壓時比較快、變形也非常顯著，如果不采取科學有效的支護措施，極易發生冒頂、片幫等現象，當圍巖變形穩定后，圍巖則長期處于流變狀態。（3）巷道圍巖變形的空間效應。深井巷道來壓方向大多表現為四周來壓，不僅是頂板、兩幫發生明顯的變形和破壞，而且底板也會出現較強烈的變形和破壞，如果不對底板采取有效控制措施，巷道則會發生嚴重底鼓，而強烈底鼓則會加劇兩幫和頂板的變形和破壞。（4）巷道圍巖變形的沖擊性。在有明顯的沖擊傾向性的巷道中，圍巖變形有時并不是連續、逐漸變化的，而是突然劇烈增加，這就導致了巷道斷面迅速縮小，具有強烈的沖擊性。

2　煤礦深部巷道圍巖控制措施

針對煤礦深部巷道圍巖穩定性會降低這一問題，主要是從圍巖強度和圍巖應力兩方面入手進行控制。

2.1提高深部巷道圍巖強度

（1）采用高強支護加固措施在圍巖原來的抗剪強度上來強化圍巖，嚴格控制圍巖沿原生裂隙和次生裂隙發展，通過提高支護阻力來減少圍巖變形量。（2）由于卸載作用導致圍巖破碎區范圍加大，在控制裂隙繼續發展的同時，可以采用水泥等高強度材料通過圍巖注漿的方法來填充裂隙，達到修補裂隙、改善圍巖布局、強化圍巖的目的。（3）針對巷道兩幫移近量大、巷道底鼓嚴重的現象，要改善以往的支護習慣，重視頂板支護的同時加強對兩幫及底角的支護，以降低兩幫移近量、巷道底鼓程度，維護圍巖的自身殘余強度。

2.2改善圍巖應力狀態

（1）深部巷道挖掘過程中，圍巖由三向受力轉為兩向受力，圍巖從本來的穩定狀況轉變為非穩定狀況。研究表明，700米～900米深度的巷道，僅表圍巖的卸載幅度大約在20MPa，巷道周圍的應力將會增加約60MPa，因此，要盡可能回復巷道的法向應力，改善圍巖應力狀態。（2）通過水力割縫、打卸壓孔等一系列卸壓技術，對深部巷道圍巖受到的多種形式的壓力進行卸壓，將集中分布的荷載轉移到離巷道較遠的支撐區，減小采動支撐作業對巷道產生的應力，降低作用在圍巖上的壓力。（3）此外，統籌規劃巷道位置，條件允許的情況下將其設在低應力區，選擇合理的作業時間及先后順序，降低相鄰區段作業時帶來的的影響，也能夠提高巷道圍巖穩定性。

3　煤礦深部巷道圍巖支護技術

煤礦深部巷道圍巖支護，需要在保持圍巖自身殘余強度、揮圍巖本身承載能力的原則上，采取相應的措施來加強圍巖強度。綜合現有實例及資料研究，本文提出了值得注意的幾點煤礦深部巷道圍巖錨桿支護技術措施：（1）采用錨桿錨噴支護技術，錨桿能夠對圍巖起到相應的支撐作用，主動對圍墻產生加固效果，且能夠充分維護圍巖自身的承載能力，同時噴射混凝土能夠對巷道周邊進行隔離，降低外部因素對圍巖強度的影響。（2）采取高強度、大延伸量錨桿支護，高強度錨桿能夠對圍墻起到較大的支護阻力，而大延伸量的錨桿允許圍巖存在可控制范圍內的變形，從而降低圍巖應力。（3）研究利用圍巖支護新技術。在原有支護技術的基礎上，將高強預應力、錨索、讓壓等多種支護技術的優點相結合，探索出易施工、性能好、經濟合理的新技術，不斷進行支護創新和優化。

4　結語

針對煤礦開采向深處巷道發展的現狀，做好圍巖控制及支護技術成為煤礦安全穩定生產不可小覷的重要環節，具有重要的研究價值和現實意義。因此不斷在實踐中尋找有利的解決措施，積極尋求對煤礦深部圍巖穩定性控制的有效途徑，改善支護設計，鼓勵支護新技術的研究利用，才能保證煤礦深部巷道作業安全進行，進而保證整個煤炭企業的繁榮發展。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.069

王安偉（1987-），男，安徽宿州人，本科，助理工程師，主要從事設計與技術管理工作。