淺析煤礦深井高應力軟巖巷道支護技術

王潤超

摘 要：在我國經濟建設與運行中煤炭占據著重要的地位，隨著淺部煤層資源的日漸枯竭，因此需要增加開采深度。從而巷道掘進支護與維護問題成為難題之一。然而單一的主動支護和被動支護，無法有效地完成對巷道聚劇烈變形和和持續蠕變的控制。在高應力軟巖巷道傳統錨桿支護技術難以提供穩定、有效的承載結構，然而被動支護形式，盡管能依靠其護表作用有效提高淺部圍巖的穩定性，但對于圍巖的強烈變形依舊無法抵抗。因此，文章從多角度進行剖析，希望能夠對煤礦資源的開發和利用起到啟示和幫助的作用。

關鍵詞：深井;高應力;軟巖巷道;支護技術

引言

深部礦井的安全軟巖巷道支護的質量和水平起到決定性作用。然而，軟巷道的支護質量和水平又與礦工生命財產安全息息相關，因此，必須給予相應的重視，避免礦難事故的發生。在當下，由于多種因素的存在，礦井深度在不斷加深。隨之而來的高應力軟巖巷道也給我們提出了更高的要求和挑戰。能否安全生產高應力軟巖巷道起著尤為重要的作用。強度比較低、巖土縫隙比較大是高應力軟巖具有的特點。其巷道的變形特征以及對變形的影響新因素也有一定的特殊性。本文將從對深井高應力軟巖巷道造成影響的多角度出發。分析原因并給出相應的對策，希望讀者能從下文中獲得啟發。制定出更為妥善的安全防護方案。

1 分析巷道圍巖變形特征及破壞因素

1.1分析巷道圍巖變形特征

作為我國最常用的能源之一的煤礦資源。如何對其更好的開發和利用，成為值得我們每一個人關注的問題。而礦產采集中的安全問題也尤為重要。因此，我們必須對深井高應力軟巖巷道的支護工作給予相應的重視。可是深井巷道要承受很高的高應力。而對巷道產生高應力的因素也在不斷增加。所以，我們必須全面掌控巷道的結構。從而實現對破壞不穩定性的因素加以了解和控制。以下我們將分析放到圍巖變形的特征。

建設初期巷道圍巖變形快，穩定性差。在巷道支護工程實施初期，圍巖穩定性差是深井高應力巷道普遍具有的特征。與此同時，在這個時期的巷道圍巖，自穩時間比較短，所承受的壓力卻比較大。從而造成了變形程度比較大。并且這種狀態要持續很長一段時間。有時，嚴重的情況還會對圍巖支護的整個系統帶來很大的安全威脅。從而造成支護承受力分布不均。

由于巷道圍巖變形量會有所不同，且變形的范圍也十分大。在進行軟巖巷道開挖的過程中，

開挖后，由于巷道周圍受到的擠壓程度不同，從而也就造成了不同程度移位現象的產生。移位現象主要表現在，軟巖巷道支護板所產生的板塊錯位移動以及頂板向下移動的現象。可是，由于變形范圍過大，或是不同變形部位變形程度有所不同。給支護檢查和二次支護造成不必要的困難。嚴重的情況，還會造成支護墻體出現裂痕，從而造成巨大的安全威脅。

1.2分析深井高應力軟巖巷道破壞因素

選擇支護方式：在一般情況下，選擇支護方式要依據礦井的實際情況來確定。如果采用不合理的支護方式，很容易對錨桿的支護能力造成影響。還有可能產生墻體開裂的嚴重支護問題。

地下水的因素：當礦井開掘到一定深度后，很容易受到水的侵蝕和軟化。從而使向道支護產生困難。從而也改變了支護環境，造成應力不均，使得支護更難以進行。在多重因素的作用下，使得圍巖更加容易遭到破壞。

2 探究深井高應力軟巖巷道控制變形和支護的方法

2.1探究深井高應力控制軟巖巷道變形

巷道圍巖減壓產生相應的力的釋放。在高應力的狀態下巷道需要承載很大的荷載，由于初期圍巖變形速度非常快，人們難以對其控制。而且常規的支護方法往往很難起到所需的效果。所以要采取釋放應力的方法。從而降低巷道圍巖應力的最大值，從而減小由于穩定蠕變向穩不定蠕變的轉變。進而有效的控制巷道圍巖發生形變。

2.2探究控制變形的支護方法

錨桿支護圍巖強度強化理論，這種理論，適用于支護圍巖松軟、破碎及結構復雜的巷道，這種支護方法采用強度較高的錨桿支護。能夠很大程度的改善錨固定巖體的力學特性。從而改變圍巖對力的承受狀態。這種承載結構可以使錨固區域的巖體形成統一結構，進而有效圍巖向破碎區、塑性區的發展的趨勢。這種承載結構十分有利于巷道對，圍巖的穩定。

錨注加固技術，就是用注漿來對圍巖的結構面進行填充。使得破碎的巖體能夠重新膠結形成一個整，使得圍巖的整體承受能力有所提升。進而，使得錨桿、錨索的錨固能夠擁有十分可靠的著力點。從而，更為有效地阻止巷道巖發生形變。此外，注漿泵選用可調壓的氣動注漿泵，注漿時本著先稀后稠的原則，注漿過程中可以逐步增大水泥漿的濃度，并適量加入水玻璃。采用錨網索噴支護加上注漿加固技術能夠有效地控制巷道圍巖的變形。

2.3 U型鋼可伸縮性支架支護

下面介紹的這種方法比較適用于膨脹性巖層，斷層破碎帶。由于U型鋼架具有可伸縮的特性。并且有著較好的支撐能力。在一定條件下壓縮支架，支架上的荷載會降低。在實際使用的過程中往往很難發揮出U型鋼可伸縮性支架的支撐能力。造成這種情況的因素是，在支架背后形成不同尺度的空穴是巷道掘進和支持工藝都難以避免的問題。也就造成了圍巖和支架不能非常完美的貼合在一起。這也就間接造成了，圍巖發生形變時支架無法均勻載荷，從而產生了失去穩態而發生形變，進而造成支架的受力情況發劇烈的改變，造成支架產生彎曲和扭曲的不良形變，而導致失效，安全生產需要進一步加大支護的阻力，進而引發鋼支架的質量增加，鋼材使用量增大，支護成本提高等一系列問題。

2.4合理優化布置全巖大巷巷道

根據相關測定的最大水平應力方向布置巷道，從而保證巷道在低應力的條件下掘進。影響是錨桿支護巷道圍巖穩定性的關鍵因素之一是最大水平主應力的大小及方向，經過理論分析得出，在相同煤柱時，最大水平主應力與巷道夾角為90°時煤柱的變形量約為夾角0°時的1.3倍，巷道底鼓量約為夾角0時的2.2倍，所以最大水平主應力與巷道軸線的夾角愈小愈有利于巷道圍巖的穩定。

參考文獻

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