軟巖礦井支護中存在問題分析

1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)研究院 014014；2.巴彥淖淖爾市國土資源局 內(nèi)蒙古 015000

摘要：由于礦井的地質(zhì)狀況較為復(fù)雜，并由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的特點，在對礦井進行設(shè)計的時候，應(yīng)當(dāng)立足于大局，不但要求實施科學(xué)的技術(shù)，而且還應(yīng)當(dāng)盡最大可能地減少施工的費用。而在軟巖礦井的建設(shè)中對時間的要求比較高，并且圍巖的自穩(wěn)時間比較短，倘若頂板被暴露，那么就會發(fā)生冒落的情況。因此在軟巖礦井的建設(shè)中我們應(yīng)該特別注意圍巖的自穩(wěn)時間。

關(guān)鍵詞：礦井建設(shè)；施工；軟巖礦井；礦井支護

一、軟巖支護的特點及類別

1.1軟巖巷道支護特點

（1）軟巖易風(fēng)化、遇水易膨脹。軟巖巷道開挖后，應(yīng)及時封閉圍巖，盡量保持圍巖的原始特征，應(yīng)及時噴射混凝土，防止圍巖風(fēng)化、吸潮，同時也具有一定的支撐力，以防止圍巖松動，保證安全。

（2）軟巖巷道的地壓大、來壓快、變形大、變形持續(xù)時間長。為適應(yīng)軟巖巷道的這一支護特點，可遵照先柔后剛或二次支護甚至多次支護的原則，在支護形式上先期應(yīng)有一定的讓壓作用，即柔性支護，后期有足夠的剛性以防止軟巖無限制變形造成的巷道斷面大幅度縮小。

（3）軟巖巷道圍巖自承載能力低。由于上覆巖層壓力主要部分是由巷道圍巖來承受，只有一小部分由支架來承擔(dān)，因而要加強軟巖自身的承載能力，可通過巖體注漿加固或錨噴支護等來實現(xiàn)，特別是對于多次修復(fù)的巷道，圍巖松動范圍大，承載能力極低，尤其應(yīng)提高圍巖巖體強度，提高巖體自承載能力。

（4）軟巖巷道的地壓特征是四周來壓，不僅有頂壓、側(cè)壓，還有底壓，因而軟巖巷道都出現(xiàn)一定量的底鼓。因此，對軟巖巷道，不僅要加強頂、幫支護還要加強底板支護，防止底鼓。

1.2軟巖巷道特點

軟巖的巖層強度低、節(jié)理發(fā)育、遇水膨脹、崩解，易風(fēng)化，怕擾動，具有松、散、軟、弱的特點。構(gòu)造應(yīng)力是巷道圍巖變形破壞的根源。礦井巷道是在原巖應(yīng)力作用下開挖的，在巷道開挖的整個過程中，原巖應(yīng)力一直對開挖起作用。在構(gòu)造應(yīng)力條件下，軟巖不但破裂范圍大，而且軟巖的碎脹性表現(xiàn)得更為顯著，造成巷道掘出后初期變形嚴重，主要表現(xiàn)在頂板下沉、幫內(nèi)移、底鼓、砼開裂等，直接造成巷道無法正常使用。

二、軟巖支護中存在的問題

2.1軟巖工程推廣不徹底

目前來說，對軟巖技術(shù)有充分掌握還是少數(shù)，大多數(shù)的基層生產(chǎn)單位還是憑借經(jīng)驗進行支護，當(dāng)掘進過程中越到軟巖，仍然使用傳統(tǒng)的老辦法進行應(yīng)付，支護質(zhì)量不好，如果支護形式被破壞，那么就重新的維修。這種老舊的作業(yè)理念不僅浪費工程時間，增加工程費用，對人員的安全也是一種威脅，必須要進行淘汰。

2.2項目施工地質(zhì)資料不足

在一些不具備條件的小煤礦中，地質(zhì)資料稀少。工程人員無法對前方的巖石屬性進行預(yù)判，特別是對膨脹性的軟巖進行預(yù)判，這樣就造成在設(shè)計巷道支護時的盲目選擇，最終造成支護質(zhì)量不過關(guān)。

2.3軟巖地應(yīng)力測試方法不足

現(xiàn)在，對軟巖的地應(yīng)力測試方法主要還是觀察礦區(qū)附近的構(gòu)造和軟巖工程變形破壞的程度來衡量對，構(gòu)造地應(yīng)力的測定還沒有很好的方法。有些單位在較硬巖石上進行鉆孔進行測定巖石地應(yīng)力，但是得到的誤差還是較大，所以，在地應(yīng)力的測定上，科技人員還應(yīng)加強研究。

三、對于軟巖支護中存在問題的對策分析

3.1消除支護體與圍巖之間的不耦合現(xiàn)象

深部開采軟巖巷道耦合支護就是對軟巖巷道圍巖產(chǎn)生的變形不協(xié)調(diào)部位，限制圍巖產(chǎn)生有害的變形損傷，同時最大限度地發(fā)揮圍巖的自承能力，實現(xiàn)支護一體化、荷載均勻化，達到巷道穩(wěn)定的目的。在將巷道刷大到原設(shè)計斷面后，頂板采用錨帶網(wǎng)支護，在高強錨桿支護系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進一步增加錨索加強支護，使錨桿、錨索協(xié)同作用，以主動加固頂板，以提高圍巖的穩(wěn)定性。頂角錨桿傾斜安裝，形成結(jié)構(gòu)效應(yīng)；兩幫采用錨帶網(wǎng)支護，以保證巷道兩幫煤體的完整性。

3.2采用超高強度螺紋鋼錨桿

這是一種利用超高強度螺紋鋼錨桿支護為圍巖提供支護阻力的方法。這種方法比一般普通錨桿支護力提高三倍?？梢源蟠蠼档拖锏绹鷰r離層、離析等的發(fā)展。同時，可以在作業(yè)中使用高強度和超高強度螺紋鋼錨桿實現(xiàn)全長錨固，從而降低巷道圍巖的大變形和移動，保護巷道頂板的穩(wěn)定。

3.3錨噴支護

錨噴支護是對軟巖巷道支護的比較合理的方式。煤礦支護進場將錨桿支護作為主動支護使用，但不是所有的錨桿都屬于主動支護。主動支護或者被動支護主要的區(qū)別在于支護的體能能否主動給圍巖以預(yù)緊力。煤礦工人在安裝錨桿時，必須給錨桿施加足夠的預(yù)應(yīng)力，這樣不僅可以消除錨桿的初始滑移，而且還可以為周圍巖石提供預(yù)緊力，從而降低受拉巖石拉截面的拉應(yīng)力。

3.4 U型鋼可縮性支架支護

這種支護形式是根據(jù)軟巖的膨脹性特點設(shè)計出來的。這種方法主要用在膨脹性巖體、斷層等地帶的支護。這種支護形式不僅可縮性良好，而且具有很好的承受力和支撐作用。當(dāng)巖石下沉、壓力增大時，作用在支架上的作用力和圍巖的移近量成反比，也就是說在一定條件下，支架收縮，支架上的載荷反而降低。這種方式比較適合于現(xiàn)在煤礦的生產(chǎn)，但是這種支護形式也有其不足之處。主要表現(xiàn)在U型鋼的支撐力不能均勻的分布在架身上，由于掘進過程中，U型鋼周圍難免形成很多空洞，這就使得支架和巖石的接觸是一些點和塊，不會整體和支架接觸。還有這種支護形式需要的鋼材量十分巨大，生產(chǎn)成本高。

3.5注漿加固

松軟破碎巖體的穩(wěn)定性主要取決于巖體內(nèi)磨擦角和巖體結(jié)構(gòu)面。巖體注漿后，由于漿液的網(wǎng)絡(luò)膠結(jié)作用，增大了巖體的內(nèi)磨擦角，不僅增加了結(jié)構(gòu)面間的磨擦力，又改善了巖體的連續(xù)性，使應(yīng)力均勻分布，避免應(yīng)力集中。另外，注漿還能使巖體的彈性模量增大，相對地降低了巖體的塑性，圍巖塑性變形范圍縮小，注漿一般有水泥漿和化學(xué)漿液，后者普遍應(yīng)用的為聚氨酯材料，注漿需要有注漿專用設(shè)備。

四、總結(jié)

隨著礦井深度的不斷增加，礦井內(nèi)部的構(gòu)造應(yīng)力不斷增加。造成開采巷道的形變明顯，支護困難，沖擊地壓，煤與瓦斯顯著增加以及圍巖滲水嚴重等災(zāi)害。隨著科技的發(fā)展，錨噴支護是我國巷道支護的發(fā)展方向，錨噴技術(shù)具有超高強度、可伸縮、全長錨固等優(yōu)點，對軟巖巷道的支護效果明顯。所以，在以后的工作中，我們應(yīng)廣泛使用錨噴技術(shù)，提高巷道的支護質(zhì)量，為煤礦的安全生產(chǎn)墊定基礎(chǔ)。

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