斷層構(gòu)造帶高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)技術(shù)

秦曉杰 崔鵬程

摘要：目前，我國各大煤礦在實際采煤的時候，開采的深度對比以往顯得更深。正是如此，當(dāng)采煤的位置到達(dá)了斷層帶時，就很容易碰到高應(yīng)力的軟巖。為了讓開采工程繼續(xù)順利實施，開采工人會借助支護(hù)技術(shù)來對軟巖巷道的四周進(jìn)行支撐。本文將針對某項采煤工程中碰到的軟巖巷道不夠穩(wěn)定的情況，談?wù)劸唧w如何來利用支護(hù)技術(shù)，同時對支護(hù)技術(shù)利用以后取得的支護(hù)效果加以分析。

關(guān)鍵詞：軟巖巷道；高應(yīng)力；支護(hù)技術(shù)；斷層帶；支護(hù)效果

引言

眼下，中國國內(nèi)礦井的淺層部位擁有的煤礦已經(jīng)大量減少。因此，中國國內(nèi)各大煤礦開始逐步向礦井的深層部位進(jìn)行開采。而當(dāng)采煤工人遇到斷層帶的時候，采煤工人往往會在軟巖巷道的四周位置都采取支護(hù)措施。目前，采煤工人利用最多的支護(hù)方式是注漿和U型鋼支架一同支護(hù)的方式。但是，這種支護(hù)措施有它局限的地方。所以，本文將提出更切實際的支護(hù)方式來對軟巖巷道進(jìn)行支撐。

一、采煤工程的背景

本文假設(shè)：在某項采煤工程的開采中，采煤工人碰到的主要是泥巖及砂質(zhì)泥巖這兩種類型的軟巖，且這兩種類型的軟巖均處在層次不齊的斷層帶中。那么，軟巖巷道因為受到斷層帶的具體影響，軟巖巷道四周的巖石都會比較破碎或者松散。同時，這些軟巖都會具備較大的應(yīng)力。軟巖巷道的這種現(xiàn)實狀況不僅使得采煤工人在實際開采中困難重重，還會直接威脅到整個礦井生產(chǎn)的安全。

二、斷層帶中的軟巖受高應(yīng)力作用而失穩(wěn)的具體分析

本文認(rèn)為軟巖巷道之所以出現(xiàn)失穩(wěn)情況的原因主要有以下兩點：第一、在層次不齊的斷層帶中，采煤工人碰到的主要是泥巖及砂質(zhì)泥巖這兩種類型的軟巖。并且，軟巖巷道四周的巖石又都比較破碎或者松散。因此，一旦軟巖巷道四周的巖石在遭受到巨大的應(yīng)力時往往會出現(xiàn)一定程度的變形，從而顯得不夠穩(wěn)定。第二、錨網(wǎng)支護(hù)是采煤工人利用較多的一種支護(hù)方式。這種支護(hù)方式的具體措施是：在軟巖巷道的頂部位置形成一個拱形結(jié)構(gòu)，在軟巖巷道的兩幫位置形成一個梁結(jié)構(gòu)。在整個支撐的結(jié)構(gòu)中，梁結(jié)構(gòu)對于支撐的實際效果起著決定性的作用。這是由于一旦梁結(jié)構(gòu)因為某種原因被破壞了，拱形結(jié)構(gòu)能夠起到的作用也就急劇降低。這種情況下，錨網(wǎng)支護(hù)的實際效果也就大大降低。

三、利用支護(hù)技術(shù)來支撐斷層帶中應(yīng)力較大的軟巖巷道

（一）支護(hù)技術(shù)的技術(shù)核心。在現(xiàn)實中，軟巖巷道之所以不夠穩(wěn)定更多的是支護(hù)結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定引起的。所以，本文認(rèn)為一味地提高支護(hù)的強(qiáng)度并不是解決問題的最佳辦法。于是，本文將具體研究如何提升支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性來解決這個問題。

本文認(rèn)為：要想讓支護(hù)結(jié)構(gòu)實際的穩(wěn)定得以提升，必須要依據(jù)以下幾點來具體實施：1、軟巖巷道的四周巖石往往會較為破碎和松散，所以采礦工人有必要對這些巖石進(jìn)行結(jié)膠處理。這樣，巷道四周的巖石會變得更加完整。同時，完整的巖石也會比松散的巖石更為穩(wěn)定。2、由于軟巖巷道四周的巖石往往會承受非常大的應(yīng)力，所以采礦工人在做錨網(wǎng)支護(hù)的時候應(yīng)該增加錨網(wǎng)支護(hù)的實際支護(hù)強(qiáng)度。這樣，巷道四周巖石變形的可能性就會大幅減小。3、根據(jù)實際情況，采礦工人可以利用錨索工具給某些部位施加一定的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。這種錨索工具最好具備較強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力。同時，選取錨索工具的時候，應(yīng)該盡量選用小孔徑的錨索工具。這樣，支護(hù)結(jié)構(gòu)也能實現(xiàn)比以往更佳的穩(wěn)定性。

（二）具體的支護(hù)方案。本文設(shè)計出來的支護(hù)方案具體包括以下幾點：

第一、巷道選用直墻半圓拱形斷面[1]。在這種斷面中，巷道的實際寬度是4.6米，巷道的實際高度是3.9米。本文依然選用錨網(wǎng)支護(hù)這種支護(hù)方式[3]。其具體尺寸是：錨桿的實際半徑是20毫米，錨桿的實際長度是2.4米。同時，本文為每根錨桿都配備2支錨固劑，這2支錨固劑的型號都選擇K2350型。另外，這種錨固劑的材料最好是樹脂材料。再者，錨桿的實際間排距是0.7米×0.7米，噴層的實際厚度是0.12米。注漿錨桿的實際間排距是2米×3米，起注的實際高度是0.4米，注漿錨桿的實際長度是3米。第二、為了讓錨網(wǎng)支護(hù)的實際支護(hù)強(qiáng)度提升一個等級，本文決定在上述的錨網(wǎng)支護(hù)基礎(chǔ)上再添加一層錨網(wǎng)支護(hù)，形成雙層的錨網(wǎng)支護(hù)。事實證明：把雙層的錨網(wǎng)支護(hù)跟單層的錨網(wǎng)支護(hù)相比較，雙層的錨網(wǎng)支護(hù)實現(xiàn)的支護(hù)強(qiáng)度明顯高于單層的錨網(wǎng)支護(hù)。對添加的錨網(wǎng)支護(hù)層來說，又具體分成兩個支護(hù)斷面。其中，原有的支護(hù)斷面用字母A表示，起補(bǔ)償作用的支護(hù)斷面用字母B表示。斷面A及斷面B之間的實際距離是0.7米。第三、對斷面A來說，錨桿的實際半徑是22毫米，錨桿的實際長度是3米。錨桿的實際間排距是0.7米×0.7米。每根錨桿都配備2支錨固劑，錨固劑的型號是K2350。錨桿托盤的具體尺寸是：0.12米×0.12米×0.12米，托盤的類型最好選用鼓型。錨桿預(yù)緊力距應(yīng)大于300N·m[2]。第四、對斷面B的頂板結(jié)構(gòu)來說，最好選用鋼絞線材料的錨索。錨索布置的具體方式最好是點錨索這種布置方式。錨索托盤的具體尺寸是：0.4米×0.4米×1厘米，托盤的類型最好選用平托型。幫部的錨索也最好選用鋼絞線材料的錨索。錨索的實際排距為1.4米。每個錨索都配備4支錨固劑，錨固劑的型號是K2350。巷道的兩幫位置分別布置帶梁的錨索各1組。錨索的實際間距是1.5米。

（三）錨網(wǎng)支護(hù)取得的具體效果。在軟巖巷道的四周位置，按照本文提供的支護(hù)方案來實際布置錨網(wǎng)支護(hù)。最終，整套支護(hù)方案按要求實施以后，必然會取得良好的實際支護(hù)效果。實踐表明：在兩個月（60天）的時間里，兩幫位置的實際位移量是55毫米，兩幫位置的內(nèi)移速度將達(dá)到平均每天0.3毫米左右，頂板位置和底板位置實際的位移量在3.5厘米左右，頂板位置的實際下沉速度為每天0.19毫米左右。以上這些數(shù)據(jù)充分說明：在兩個月（60天）的時間內(nèi)，軟巖巷道四周的巖石總體都處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，這也就意味著本文設(shè)計出來的支護(hù)方案取得了較好的實際支護(hù)效果。

四、結(jié)束語

綜上，本文首先談到了在斷層帶中的軟巖巷道四周往往存在許許多多的破碎或者松散的巖石。這些巖石要承受巨大的應(yīng)力而顯得不夠穩(wěn)定。其次，本文談到了眼下采礦工人在具體實施錨網(wǎng)支護(hù)時存在的問題。再次，本文針對錨網(wǎng)支護(hù)不夠穩(wěn)定的實際問題，提出了穩(wěn)定性更強(qiáng)的支護(hù)方案。最后，闡述了支護(hù)方案實現(xiàn)以后將取得哪些實際的支護(hù)效果。

參考文獻(xiàn)：

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[2]尹站穩(wěn)、宣艷偉、蔣佳增等.關(guān)于斷層結(jié)構(gòu)帶中高應(yīng)力軟巖巷道的支護(hù)技術(shù)分析與研究[J]中州煤炭，2012，3（25）：26-34.

[3]張念志、劉超、曹品偉等.在斷層構(gòu)造帶高應(yīng)力軟巖巷道中應(yīng)用高強(qiáng)穩(wěn)定型的支護(hù)技術(shù)的具體研究[J]中州煤炭，2011，10（25）：18-27.