斷層附近軟巖巷道支護技術研究

張權坤 魏中舉 宋義華 管育春

摘 要：針對煤礦斷層附近的軟巖巷道圍巖控制問題，經(jīng)理論分析斷層附近的軟弱圍巖巷道圍巖變形的規(guī)律以及圍巖變形的破壞機理，以礦區(qū)1408工作面的回風巷作為研究對象，并結合UDEC數(shù)值模擬結果，對巷道圍巖錨桿支護提出對策及可行支護方案，及確定對應巷道的支護參數(shù)，為有相似條件的煤礦巷道支護提供一定的技術參考。

關鍵詞：軟巖巷道;錨桿支護;圍巖控制;斷層附近

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.093

1 工程概況

該采區(qū)的煤層整體是一個近水平的傾斜形態(tài)，整體的形態(tài)是西北較為高，東南稍偏低，其該整體的傾角為3°～5°之間。研究試驗的巷道位置為第四采區(qū)中的1號煤層，距離地面的標高大約為+1050m，距離煤層的標高大約為+815m。此煤層具有地質條件比較穩(wěn)定、結構復雜的特征，煤層頂板為泥巖與砂巖，而底板為泥巖與白云質巖。煤層中有1～3層的夾矸石。厚度有3～4m之間，埋深235m左右，該采區(qū)中1煤層的頂?shù)装逯鶢顖D示意圖，如圖1所示。在1408回風巷掘進的過程中，在該研究報告中提到的SF6斷層，如圖2所示。

2 斷層附近的軟巖巷道支護設計

2.1 軟巖巷道支護設計

該采區(qū)的巷道若出現(xiàn)底臌時可以在幫底中加打錨桿來防止其變化，其使用參數(shù)可以因現(xiàn)場的實際情況作出適當調整來完善其效果。由礦區(qū)巷道地質條件及斷面尺寸和施工生產(chǎn)技術條件，結合實際情況的分析顯示，大致確定左旋螺紋鋼的錨桿直徑為20mm，長度為2200mm， 長650mm，寬750mm的間排距;幫錨桿的圓鋼錨桿用直徑為18mm，長度為2000mm， 長700mm，寬750mm的間排距;幫網(wǎng)及頂網(wǎng)采用菱形的金屬網(wǎng)。托盤的鐵托盤尺寸為長120mm、寬120mm、高8mm和長150mm、寬150mm、高5mm。該煤層的巷道斷面和錨桿初步設計關系的布置如圖3所示。

2.2 斷層附近的軟巖巷道支護設計

就該礦井地質條件而言，在1408回風巷掘進的過程中，有可能顯現(xiàn)出勘探報告中提及的SF6斷層附近巖層會遭到地質作用的影響，使其巖層不穩(wěn)定，這種情況下需加大錨桿及提高錨索支護密度，使巖層受到的破壞性最小化，最差穩(wěn)定性處加大錨深，來提高局部的錨索作用;在金屬掛網(wǎng)與巷道頂，使得金屬網(wǎng)與錨桿形成一個支護整體，避免風化淋水影響對巷道圍巖強度的降低，可以在頂幫處噴射混凝土封閉圍巖，圍巖強度的下降可以得到有效防止控制。如果要錨桿混凝土層及網(wǎng)片綜合組成滿足強度支護的一個整體，需經(jīng)噴漿處理斷層周圍的圍巖體，才能使支護達到一定的效果，從而有效地控制了巷幫變形的情況。

結合各種情況下的巷道支護經(jīng)驗，從主動和被動耦合支護原則，在采區(qū)1號煤層的回采巷道中使用錨桿、噴鋼筋梁、索、網(wǎng)+平頂U型鋼來支護特別地段，錨桿提供的徑向和切向約束力，加強了破壞巖層的承載能力，阻止了離層、滑動。鋼筋梯鋼筋網(wǎng)、與U型鋼形成組合梁，上覆頂板壓力與頂板巖層自重力通過組合梁傳入兩幫深部。在錨索懸吊的作用下，避免頂板巖層垮落和移動。巷道的大斷層地段，圍巖較為破碎，除了采用以上的方案外，還可以增加注漿進行支護，也可達到一定的效果。

參考文獻：

[1] 張海波，張耀輝.高壓富水條件下破碎巷道鉆孔施工及防治水技術[J].煤礦安全，2015，48（01）：64-66.

[2]王飛，朱洪利，張建貞.基于流固耦合理論的富水巷道穩(wěn)定性數(shù)值模擬[J].煤礦安全，2016，47（04）：219-212.

[3]李躍文.煤層群沿斷層工作面回采巷道破壞機理及控制技術[J].煤礦安全，2017，48（02）：97-100.

[4]張鳳巖.大斷面煤巷巷寬效應及支護技術[J].煤炭工程，2017，49（10）：77-80.