煤礦巷道支護技術(shù)的研究與應用

侯敏+張軍

[摘 要]煤礦企業(yè)對煤礦開采深度的不斷加深讓煤礦巷道支護技術(shù)受到了更多的關(guān)注。在各種支護技術(shù)里錨桿支護技術(shù)使用較為廣泛，該技術(shù)不僅可以增強煤礦巷道的穩(wěn)定性，而且還能有效的掌控巷道的變形。本文通過分析煤礦巷道支護的理論與技術(shù)，闡述了錨桿支護技術(shù)在煤礦巷道中的應用。

[關(guān)鍵詞]煤礦工程；巷道；支護技術(shù)

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）08-0058-01

前言：煤礦開采深度逐漸加深的同時，制約巷道支護的各種不利因素也隨之增加，這當中尤以礦壓的增大為巷道支護安全可靠的主要因素。因此，探索探究適應礦井深部水平的巷道支護方式已成為煤礦技術(shù)人員的重要課題。軟巖巷道掘進過程中的頂板支護是制約礦安全發(fā)展的重要難題，本文擬結(jié)合錨桿支護的原理及支護作用來研究軟巖巷道頂板的支護。

1.煤礦巷道支護理論

1.1圍巖強度強化理論

所謂圍巖巷道支護技術(shù)就是在支護技術(shù)里面，調(diào)整圍巖應力以提升圍壓，同時增強圍巖的荷載水平的支護理論。此類圍巖支護技術(shù)的好處在于可以提升錨巖體的性能，同時加大錨固區(qū)的巖體峰值、峰后還有殘余的強度。

1.2松動圈支護理論

煤礦巷道的松動圈支護理論的核心內(nèi)容在于巷道在進行開挖施工過程中，可以引起四周巖松動同時出現(xiàn)松動范圍，且導致松動圈發(fā)生膨脹問題，松動圈支護也就是對膨脹的松動圈實施支護從而避免巖體破裂松動出現(xiàn)隱患，這項支護理論的誕生讓支護技術(shù)越來越具備針對性。

1.3聯(lián)合支護理論

巷道聯(lián)合支護的核心內(nèi)容就是根據(jù)一系列的防護措施，有效提升支護體的強度與硬度，如此調(diào)整圍巖發(fā)生的松動、膨脹問題的措施，同時讓巷道的穩(wěn)定性提升的方法。這種措施被廣泛運用在巷道里面地勢和地形相對繁瑣的地區(qū)。

2.煤礦軟巖巷道支護具有的不足

2.1軟巖巷道變形破壞的特征

2.1.1 針對軟巖巷道的變形而言，其具有蠕變變形三時期的規(guī)律，同時存在極其顯著的時間效應。剛開始階段的來壓及時、變形量明顯，且不具備較好的巷道自穩(wěn)性，假使不進行掌控在很短時間內(nèi)就可以出現(xiàn)巖塊冒落，以至于引起巷道破壞。假使通過鋼性支架強行支護而和軟巖的大變形屬性極其不吻合，就不易維護巷道，引起支架被壓壞還有巷道垮落。

2.1.2軟巖巷道普遍是環(huán)向受壓，同時不對稱，巷道開挖完畢不但頂板變形極易冒落，底板還會出現(xiàn)一定的底鼓，假使對巷道底鼓不進行嚴格的掌控，就可以發(fā)生激烈的底鼓同時引起兩幫破壞，最終導致頂板冒落。

2.1.3軟巖巷道變形普遍隨礦井深度提升而提升，不一樣的礦區(qū)與地質(zhì)背景下均具有一個軟化臨界深度，大于了臨界深度，支護就會增加難度，同時軟巖巷道變形在差異性的應力影響下，展現(xiàn)出顯著的方向性。

2.1.4軟巖的失水與吸水都能引起軟巖出現(xiàn)膨脹變形破壞與泥化破壞。

2.2軟巖巷道支護具有的不足

軟巖巷道支護存在的不足，特別是軟巖回采巷道方面的支護問題，其屬于礦業(yè)項目里面最為棘手的問題，原來對軟巖巷道的支護方面具有的不足，在理論認識與支護策略兩方面具有很多不足，關(guān)鍵展示于下述幾點：

2.2.1以圍巖變形破壞機理為基礎(chǔ)支護屬于一個完整的過程，為了讓此過程和圍巖變形環(huán)節(jié)相吻合，需要全面進一步對圍巖的變形機理進行分析，必須在此前提下，才可以挑選恰當?shù)能泿r的支護模式還有清楚且恰當?shù)闹ёo參數(shù)。

2.2.2支護參數(shù)，支護參數(shù)選擇是直接作用于巷道穩(wěn)定性相當關(guān)鍵的因素之一。原來對支護參數(shù)的選取普遍選擇的是工程類比法。在工程地質(zhì)環(huán)境簡單，這種策略基本實現(xiàn)要求；在地質(zhì)條件繁瑣不可以實現(xiàn)要求的，同時現(xiàn)階段部分有軟巖巷道支護不失敗的案例，不能開展工程類比。

3.煤礦軟巖巷道支護技術(shù)探討

3.1軟巖巷道支護技術(shù)關(guān)鍵

因為軟巖的力學特征、變形力學體制等特征，對軟巖巷道落實成功支護，應該是有下述三個重要技術(shù)：

3.1.1正確地確立軟巖變形體制的復合型。

3.1.2有效地把復合型過渡到單一型。

3.1.3妥善使用復合型變形力學體制的過渡技術(shù)。

因為軟巖巷道圍巖不具備獨立且單一的變形力學體制，而是此外還擁有很多的變形力學機制，也就是復合型變形力學體制，這種機制是導致軟巖巷道破壞的直接原因。所以非復合型的支護模式是沒有效率的，必須選擇聯(lián)合支護的措施，妥善的使用復合型往單一型過渡的技術(shù)，也就是和軟巖變形階段里所有支護力學方案的支護先后順序還有效果緊密聯(lián)系起來，需要與復合型變形力學體制的屬性相吻合，如此一來才可以確保支護有效完成。

3.2最佳支護時間研究

巷道開挖開始后，巷道具有的圍巖應力會再一次的分布，而這個情況下切向應力在巷壁四周出現(xiàn)相當?shù)拿芗鸫说貐^(qū)的巖層屈服走上塑性工作過程之中，進而出現(xiàn)塑性區(qū)。而此區(qū)域的發(fā)生，引起應力集中位置由巖壁往縱深延伸，在應力密集的硬性遠遠大于圍巖屈服硬性的情況下，則發(fā)生新的塑性區(qū)，這樣慢慢往縱深延伸。假使不選擇適時全面的支護方式，那么臨空塑性區(qū)會在變形的上漲同時而發(fā)生松動破壞現(xiàn)象，也就是這種情況下松動破壞區(qū)出現(xiàn)了。塑性區(qū)和松動破壞區(qū)有一定的差異，塑性區(qū)具備適當?shù)某休d能力，而松動破壞區(qū)已徹底不再擁有承載能力。塑性區(qū)主要包括穩(wěn)定塑性區(qū)與非穩(wěn)定塑性區(qū)。沒有發(fā)生松動破壞時候的最大塑性區(qū)領(lǐng)域叫做穩(wěn)定塑性區(qū)；已經(jīng)發(fā)生了松動破壞區(qū)的塑性區(qū)叫做非穩(wěn)定塑性區(qū)。和穩(wěn)定塑性區(qū)還有非穩(wěn)定塑性區(qū)相對應的是宏觀圍巖的徑向變形主要包括穩(wěn)定變形與非穩(wěn)定變形。塑性區(qū)的形成，對支護體來講展現(xiàn)出了兩種力學效應：

3.2.1圍巖里切向與徑向應力減少，降低了影響到支護體上的荷載。

3.2.2應力集中區(qū)往圍巖深部移動，降低了應力集中的破壞影響。

針對高應力軟巖巷道支護而言，需認可其形成穩(wěn)定塑性區(qū)，進一步制約非塑性區(qū)的延展，實際上就是需挑選最好的支護時間，從而盡可能的展現(xiàn)塑性區(qū)承載水平而發(fā)生任何的松動破壞。因此，最佳支護時間的力學概念讓盡可能的展現(xiàn)塑性區(qū)的承載水平而不發(fā)生松動破壞情況下所關(guān)聯(lián)的時間。

針對軟巖巷道而言，一般的支護策略與單一方案均不可以實現(xiàn)工程的具體需求，需要參考其原因選取有效的支護對策：

3.3.1提升網(wǎng)與噴層的強度還有剛度，還可以在局部薄弱部分，增強錨梁支護，從而提升圍巖外層的約束能力，制約破碎區(qū)往縱深延伸。

3.3.2適時實施二次支護同時二次支護需要提升一定的支護強度，從而確保初期支護具有適當?shù)娜嵝裕谙锏谰哂幸欢ǚ€(wěn)定性的基礎(chǔ)之上，認可圍巖具備相當大的變形，使其全面的對能量加以釋放。此外，支護體后來階段需具備充足的強度與剛度以掌控圍巖。

3.3.3完成軟巖巷道厚壁支護，首先選擇全長錨固等一系列的強錨桿，順利完成厚壁支護工序；其次實施錨索加固工序，因為錨索長度相當大，可以深入至深部相對穩(wěn)固的巖層里，錨索對被加固巖體增大的預緊力超過了200kN，制約圍巖不良變形的延伸，對圍巖的受力情況進行了調(diào)整，提升圍巖自承圈縱向深度，完成厚壁支護。

3.3.4降低圍巖的破壞，提升圍巖的強度，增強圍巖自承水平。首先宣傳光面爆破，降低圍巖震動，掌控好圍巖環(huán)向裂隙，盡可能維護圍巖的綜合強度；其次盡可能維持巷道周邊的光滑平整，防止出現(xiàn)應力集中；再次選擇膨脹材料來充滿錨桿孔，從而出現(xiàn)全長錨固。

4.結(jié)束語

隨著現(xiàn)階段煤礦開采礦井越來越往巷道縱深發(fā)展，在井下巷道進行開掘與深度拓展的時候，加大了安全生產(chǎn)的風險隱患。所以，需要選擇有效的井下巷道與內(nèi)部硐室的支護技術(shù)方式，盡可能使用與自身煤礦巷道支護需求相吻合的加固方式，從而預防出現(xiàn)井下作業(yè)安全事故。

參考文獻

[1]張路亭.關(guān)于煤礦巷道支護技術(shù)的探究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，08：93-94.

[3]劉欣.U型鋼支護技術(shù)在煤礦巷道中的應用[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2013，08：201.