深部礦井巷道變形原因分析與巷修方案的選擇

劉世陽

【摘 要】本文以淮滬煤電公司丁集煤礦為例介紹了深部礦井巷道失修的破壞形式，深入分析了深部礦井巷道失修的原因，并總結探索出了巷修的支護理念。如有不足之處還請指正。

【關鍵詞】丁集煤礦;巷修;支護

引言

淮滬煤電集團丁集煤礦一水平標高為-826m，隨著前期一個高強度集中采區的開采，采動影響造成該地段巷道失修嚴重，雖經多次翻修，仍有部分巷道處于失修狀態;同時，礦井向深部的延伸，受到高地壓、高應力的影響，巷道四周圍巖所承載的壓力隨深度增大，從而不斷加快巷道的變形速度。如何做好巷道的保護工作，成為了丁集煤礦修護隊伍面臨的難題。本文就筆者在丁集煤礦修護專業的工作經驗，談一下深部礦井巷道變形原因分析，及巷道修護的方案選擇。

1巷道失修破壞形式

1.1原支護為網架支護的巷道

（1）幫部側壓大于頂壓的，巷道失修表現為兩幫內擠，形成橢圓型尖頂斷面，巷道斷面寬度縮小幅度增大，達1.0～2.5m，造成運輸、行人安全間隙不足。

（2）頂部壓力大于幫部的，巷道失修表現為頂部下沉，兩肩窩內擠，形成“M”型，接著棚梁斷裂，頂部離層增大。

（3）巷道失修表現為棚梁從巷道中間錯斷，接著兩肩窩內擠棚梁錯茬，肩窩形成離層。

1.2原支護為錨網噴支護的巷道

（1）巷道失修不嚴重的表現為頂幫漿皮開裂，剝落，鋼筋網漏筋、彎曲變形，甚至大塊漿皮連著鋼 筋懸吊于巷道頂肩，對行人及生產形成安全隱患。

（2）巷道失修嚴重的表現為頂板拱頂大幅度下沉，巷道從肩窩處內裂、錯斷，出現“馬鞍型”現象，主要是由頂板下沉變形量超過錨桿（索）允許范圍，引起巷道頂板中部下墜，錨桿崩斷、Φ21.8mm 錨索崩斷，兩肩窩內裂，造成巷道支護失效，頂部離層;圍巖兩幫內擠變形，幫部錨桿隨幫位移，10mm厚錨桿托盤崩裂、崩斷，底腳墻體內擠伸腿嚴重，造成斷面縮小，擠壓風水管路，安全間隙不夠[1]。

1.3巷道底鼓嚴重

因采動影響及高地壓，巷道所處底板巖性又較為松軟，作用于巷道頂板上的作用力經巷幫傳遞到底板，從而使巷道底板變形引起底鼓，底鼓一般在300～600mm，部分巷道達600～1500mm以上。

2巷道變形原因分析

通過對巷道變形與破壞機理的綜合分析，巷道破壞原因主要有以下幾個方面：

（1）巷道圍巖性質差。礦井井底車場雖布置在砂巖層位，大巷向采區延伸過程中，圍巖主要為泥巖、砂質泥巖、泥質粉砂巖，多為泥質膠結，強度較弱，抗風抗水能力差，遇水后易膨脹，崩解，圍巖流變顯著。

（2）巷道布置集中，埋深大。采區布置兩進兩回，煤柱35～40m，聯巷較多;采區巷道延伸至-930m，埋藏較深，圍巖應力、礦壓大。

（3）圍巖兩幫側壓不平衡。受礦井后退式集中開采影響，采動應力集中，采區系統巷道北側圍巖承受壓比南側圍巖大很多，給巷道肩窩、幫部施加一個扭力，造成巷道扭曲，肩窩處內裂、錯斷。

（4）巷道支護形式適應性差，后續加固跟不上。巷道開挖后，圍巖立即松動并產生擴展裂隙，原來的支護僅錨網噴，圍巖得不到及時加固或加固強度不夠，承載側壓和底壓能力較弱，造成圍巖失穩，致使巷道變形較大。

（5）圍巖松動范圍大。受采空區動壓影響，經深孔TYGD10巖層鉆孔探測儀窺視，巷道8m以上的圍巖裂隙仍很發育。

（6）部分巷道處于地質構造帶。南翼膠帶機大巷有一段處在地質異常帶中，其巷道圍巖以泥巖為主，其巖石破碎呈比雞蛋小的顆粒狀，多為泥質膠結且膠結性差，強度較弱，抗風、水能力差，遇水后易膨脹，崩解，圍巖流變顯著，致使巷道沒有生根層位。

3巷道巷修方案選擇

3.1強推錨網噴索主動支護 摒棄網架被動支護

現在井下使用的U型棚多為36U型鋼，其材質是Q235鋼材，一般承載力約為180～200kN，按500mm棚距計算，每米巷道承載力約為40kN;而井下使用的錨桿，為HRB335鋼材，Φ20mm的錨桿屈服力為10.52kN，Φ22mm的錨桿屈服力為12.73kN，5.0m寬巷道每排按14根（Φ20mm）錨桿，每米巷道承載力約為（10×14/0.8）175kN，而Φ22mm的錨索承載力約為35kN。相比而言，錨網索主動支護比網架的被動支護承載力高出4倍多，因此巷修多采用錨網噴索主動支護。

（1）巷修網架支護的巷道，根據其服務工作面情況及其受力變形情況，優先采用錨網噴索支護。

（2）當巷道幫頂壓力均很大時，采用錨網噴索支護;巷道變形量仍很大時，采用外錨內架+注漿的復合支護，即先錨網噴索支護，外套架棚，然后再施工錨索并噴注漿支護。

3.2剝離巷道離層 強化支護弱面

對于錨網噴巷道失修形成的漿皮開裂、剝落，鋼筋網漏筋、彎曲變形，幫頂離層嚴重的，選擇刷除巷道離層形成的墜兜、幫部伸腿，然后再進行錨網噴支護，最后采用錨索梁或點錨索加注漿強化原支護失效的幫頂，進而有效的控制巷道再次變形。

3.3堅持初噴工藝實施“讓壓”理念

“讓壓”的原理： 深部巷道圍巖自身存在巨大的變形能，通過一次性高強支護控制巷道變形能有困難，只有在不破壞圍巖自身承載強度的基礎上，充分釋放變形能進行“讓壓”，最后進行補強支護，實現支護體穩定。在一些巷道擴刷后，因圍巖破碎、脫落，易導致錨桿施工失效。應選擇先進行初噴，用噴射凝土找平破碎圍巖脫落形成的不平整巷道斷面，然后施工錨桿，使錨桿可以密貼巖面，有效發揮錨桿的支護作用。在此基礎上。加上滯后注漿、滯后錨 索注漿補強等手段，取得較好的效果。

3.4堅持逢修必注

失修的巷道，經采動影響及地壓作用，圍巖裂隙很發育，經深孔TYGD10巖層鉆孔探測儀窺視，巷道圍巖裂隙達8m以上。通過注水泥漿，使有裂隙的圍巖固結形成整體，有效抵抗應力。堅持 只要巷修就必須注漿充填巷道圍巖裂隙的理念，是必要的。

3.5注重底板治理

既要注重幫頂的強化主動支護，更要注重底板的支護。底鼓是巷道變形最早的顯現，其根本原因是底板沒有支護或支護強度低。巷道的頂、幫、底的支護是巷道整體支護不可或缺的三個方面，三者相互關聯，互相影響。巷道掘后頂幫及時支護，形成初期巷道的應力平衡。但底板受水、地應力的綜合作用，出現底鼓，由于底鼓的不斷增大，巷道初期的應力平衡被打破，帶動頂幫變形，頂幫變形進一步加劇 巷道的底鼓，這樣互相影響最終導致巷道失穩破壞。因此，必須注重底板治理。底板治理方法主要有底板注漿+地錨索、底板反拱+地錨索等。

參考文獻

[1]顧文廣，王新等.全封閉錨注聯合支護技術在軟巖巷道修復中的應用[J].水利采煤與管道運輸，2005.（12）：36-37