淺析巷道維護在軟巖井巷治理中的作用

王繼元

摘? 要：在煤礦施工中，經常會遇到松軟巖層井巷支護的問題，巷道維護影響著軟巖礦井的生產。文章結合煤礦操作工程實踐等進行了軟巖巷道礦壓變形特征、顯現狀況的分析，提出巷道維護可有效抵制二次來壓，提高圍巖應力的均衡效果，降低與膨脹引發作用力正面對抗的概率。實踐經驗表明，巷道維護成本明顯低于一次永久支護成本。

關鍵詞：軟巖;巷道維護;井巷治理

中圖分類號：TD353? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

對于礦井作業而言，松軟巖層井巷支護處理始終是較難解決的問題。雖然該行業經過長期分析和實踐，得到了適應多種形式軟巖巷道的支護方法和施工材料，但是由于松軟巖層存在風化膨脹、變形快、松散性強等特殊屬性，導致支護方法、支護材料的作用大打折扣，事故概率較高，借助上述支護僅可相對延長安全使用時間，無法達到永久性防護的效果。為了對空間斷面進行長期安全作業，必須加強軟巖巷道維護工作的分析和應用。

1 軟巖巷道的變形特征

該文借助某典型三軟巖層礦井進行分析，該煤礦含煤層主要包括泥巖、黏土等物質，內部含有高嶺土、蒙脫石等成分。巖層強度差、穩定性低、結構較為松散，一旦發生圍巖暴露極易產生風化、受潮、膨脹等后果。受巖層構造影響，該煤礦的巷道支護存在極大困難。結合礦區實際狀況進行總結，一般狀況下，軟巖巷道的破壞變形特點如下。

1.1 圍巖變形具有時間效應

圍巖變形一般具有較為明顯的時間效應，具體表現為：來壓快、持續時間長，無法在短期內達到穩定狀況。其整體變形周期大概可分為3個階段：急劇變形期，巷道開掘后，巖體結構隨之發生改變，主要以膨脹為主要形式，巖體的可塑性較強，變化較快，一般形式的支護結構是無法抵抗該階段變形所帶來的破壞效應。衰減期，經過上述迅速變性后，圍巖容易形成塑性圈，其壓力降低明顯，巷道變形趨勢下降。穩定期，當圍巖結構逐漸形成塑性圈后，壓力會逐漸移至巖層深部區域，此時巷道便進入了穩定變形期。

1.2 抗震效果差

圍巖結構一般抗震效果差，對外界機械振動、采動等具有較為敏感的反應。受巖層結構松散性較差影響，其變形區域會相對較大。如果巷道周邊進行新巷道的開挖，或者巷道距離開采區距離較短時，極易導致該巷道的平衡性受到威脅，此時巖層應力一般會重新分布。巷道必須進入一個新的穩定周期。煤礦施工作業中，即使增加煤柱高度，當采區某一工作面進行回采后，都會對巷道造成一定影響。

1.3 深度增加導致地壓增大

開采深度增加，圍巖應力作用便會顯著增加，進而容易引發較為強烈的變形。當煤礦地質條件、層位大體一致時，增加深度140m，并在大巷區域借助半圓料進行支護，至一水平位置為止，一般不會發生較為明顯的破壞性作用，變形危害較低。但是當深度增加至300m位置后，大巷道區域即使采用全封閉圓碹支護，也容易發生明顯的破壞性變形，巷道未投入使用就需要進行多次返修處理，維護工作量較大。

1.4 井下水對巷道礦壓的影響

由于軟巖遇水發生膨脹、泥化，這一特點導致有水巷道區域會發生較為明顯的礦壓效應，與無水巷道相比，前者變形幅度更大。長期受地下水浸濕，或者地表水流通的巷道，更易發生變形，變形的代表性特征為：底鼓、兩幫區域會發生明顯位移，同時這個過程是一個連續性的動態變化過程。

2 巷道維護對軟巖礦井穩定運作的重要價值

受軟巖巷道變形、礦壓顯現等屬性影響，一般在軟巖巷道開挖作業起，其發展便處于一個動態、變形的過程，同時上述變形作用一般與周邊環境狀況息息相關。為此，在巷道支護處理中，必須加強阻力作用、破壞效果及二者關系的合理分析。加強巷道維護時機的考慮，及時進行支護阻力的強化處理，避免支護強度不足等引發的變形。如某煤礦采區作業中采用料石砌碹支護，支護中首次壓力并未完全釋放，相關作業人員放松了巷道維護的關注度。當采動作用力發生后，巷道巖層發生了較為明顯的變形，料石碹頂部、拱部發生了壓碎現象，同時周邊區域向巷道內移趨勢明顯，斷面區域明顯縮小。該煤礦后續作業中，受應力影響斷面仍繼續縮小，導致的后果是運輸無法按照預期要求進行，迫使開采面作業提前撤出。同時輸送機的機頭無法取出被迫遺留在巷內區域。受上述案例影響，該礦區針對新開掘帶式運輸巷道進行處理中，首次壓力釋放后便進行了新應力狀況的核查、控制，結合地段差異等進行了掛鋼筋、混凝土噴射施工等操作。由于巷道維護及時，經回采面動壓作業處理后，對其進行了局部加固處理，目的在于保證帶式輸送機的穩定工作效果。綜上所述，必須保證巷道維護的完整性，抓緊時機對其進行有效處理，保證達到新的應力平衡效果，避免巷道變形等引發的負面效應。

此外，部分礦區在投入運行開采后，巖層的軟弱性有所增加，這對巷道維護工作而言，顯著增加了其工作難度、工作任務量，從保證礦井正常開采出發，部分礦區還需在投運后進行維修團隊的組建，實施巷道二次維護。從中可以看出，軟巖礦井中的巷道維護對礦區正常運作而言是關鍵工序。未經長期連續處理的巷道維護會導致后期煤炭產量的不可控性。

3 巷道維護可抵抗二次來壓作用力

合理有效的巷道維護，可顯著抵抗二次來壓，從而保證圍巖應力的平衡效果，降低巷道破壞等引發的負面效應。一般狀況下，巷道施工后，新圍巖作用力如果超過其強度，會顯著增加巖層松動狀況，松動層的擴散會導致圍巖變形問題，且該變形影響作用會不斷擴散。另一方面，松動圈作用力大于支架應力的狀況下，巷道還會產生程度各異的破壞現象。當壓力釋放后，或者巷道受外界作用刺激形成新的應力作用時，便及時進行巷道維護工作的開展，則其變形概率會顯著降低;倘若不能及時對其進行處理和控制，極易導致巷道變形、破壞，嚴重時會導致巷道報廢。洼東地區某煤礦在開采后期，正處于項目末期階段，相關人員存在一絲僥幸，并未對松動圈的應力作用進行及時處理，維護支撐作用不強，最終結果導致松動圈的負面作用顯著增加，應力作用下導致巷道發生了較為嚴重的局部變形，并最終導致巷道塌落的結果。倘若在巷道初次泄壓后便進行有效干預，借助巷道維護進行處理，整個項目工程可能會如期進展。

回采面推進中，采場頂板巖梁一般會對支柱、矸石等起到支撐作用。塑性梁、彈性梁也會將自身重量傳遞給巷道支護體結構上端。必須及時對巷道支護進行保護和支護處理，保證其達到應力平衡狀態，降低巷道塌落概率。

4 巷道維護對企業經濟效益的積極影響

軟巖巷道維護管理中，其主要目的是有效處理圍巖變形作用下的膨脹里，將其控制在一定范圍內，并借助巷道維護對其進行有效處理，提高圍巖應力的均衡效果，保證整個巷道的完整性、穩定性。由于巷道維護降低了膨脹壓力的通，使該方法與永久支護相比成本明顯下降。

當下大部分企業管理中，一般不會選擇費用過高的一次性永久支護處理方法，多是依靠巷道維護進行處理，這是軟巖礦井處理中的常見方法，經濟效益顯著。為此，加強巷道維護在軟巖工程處理中的重視度，積極推進巷道維護相關工作的開展，是保證礦區穩定效果的必要途徑，對礦井長期安全生產作業、提供企業經濟效益而言起到了保障性功效。

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