礦井頂板支護(hù)技術(shù)

摘 要:對(duì)于礦井的頂板支護(hù)而言，一般應(yīng)根據(jù)不同礦井所處的地理位置的不同，采取不同的支護(hù)方式。本文主要對(duì)華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲礦頂板巷道組成的容易變形、穩(wěn)定性不足等軟巖礦井的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，針對(duì)于相應(yīng)的軟巖巷道掘進(jìn)頂板控制需求，提出了有效的軟巖巷道頂板支護(hù)措施與技術(shù)。

華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲礦頂板組成主要由灰色和深灰色的細(xì)砂巖石、粉砂巖砂質(zhì)泥巖和泥巖構(gòu)成，這些巖體較容易破損，發(fā)育方式為節(jié)理發(fā)育，其整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低。由于開采深度的不斷加大，深部軟巖巷道的支護(hù)工作對(duì)施工過程中的施工進(jìn)度、施工安全以及經(jīng)濟(jì)效益有著重要的影響，因此，對(duì)軟巖巷道的力學(xué)特征進(jìn)行探討工作，同時(shí)對(duì)軟巖巷道掘進(jìn)中的頂板控制措施加強(qiáng)方法的研究是當(dāng)今礦井生產(chǎn)領(lǐng)域中較為重要的課題之一。

1在軟巖層礦井頂板支護(hù)中常見的問題

(1)圍巖變形幅度較大，支護(hù)遭到嚴(yán)重?fù)p害。在楊家礦井的正1460m水平方向的北五開采區(qū)域中的主斜井與北四開采區(qū)域中的回風(fēng)石門由于處在煤系地層內(nèi)，在巷道進(jìn)行掘進(jìn)工作過程中，圍巖因受到較大的擠壓力，導(dǎo)致本身出現(xiàn)較大幅度的變形，加之，巖石中還含有大量的遇水膨脹物質(zhì)成分，由于受到潮濕環(huán)境的影響，形成了較大的膨脹力，從而使支護(hù)結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重的破壞，目前在第五開采區(qū)域的礦井中已經(jīng)有40%的修復(fù)率，北四開采區(qū)域回風(fēng)石門的修復(fù)率已經(jīng)達(dá)到60%。

(2)圍巖穩(wěn)定性較弱。由于楊家村礦井處于軟圍巖地帶，其圍巖穩(wěn)定性較低，導(dǎo)致圍巖極易出現(xiàn)穩(wěn)定性失調(diào)現(xiàn)象，同時(shí)造成巷道的支護(hù)工作難以進(jìn)行，并出現(xiàn)坍塌等安全隱患，直接影響井下運(yùn)輸與通風(fēng)狀況，威脅到行人的人身安全。針對(duì)圍巖變形幅度大，巷道的支護(hù)遭到嚴(yán)重破壞等現(xiàn)象，已經(jīng)采用了相應(yīng)的錨網(wǎng)、金屬支架、至強(qiáng)版員工以及墻抬梁等對(duì)其支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，這一措施在圍巖結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，地壓力較小的地段中得到了不錯(cuò)的效果，然而在低壓力較大、圍巖結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的地段中卻沒有那樣的效果，同時(shí)還存在著經(jīng)歷了反復(fù)修復(fù)工作與加強(qiáng)支護(hù)工作后仍然未能從根本上解決巷道變形的問題。

(3)頂板碎片墜落傷人。在軟圍巖地段，由于圍巖結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，并存在著節(jié)理發(fā)育與層理發(fā)育現(xiàn)象，致使在爆破后十分容易造成片幫現(xiàn)象與冒頂現(xiàn)象的出現(xiàn)，給安全生產(chǎn)帶來了不良影響與制約。

2影響礦井頂板支護(hù)的主要因素

(1)對(duì)原巖地應(yīng)力狀態(tài)的影響。在巷道密度較高的地帶，對(duì)一條向?qū)нM(jìn)行施工的過程中已經(jīng)對(duì)圍巖的地應(yīng)力平衡狀態(tài)造成了一定的破壞，若此時(shí)再對(duì)另一條巷道進(jìn)行開采，會(huì)直接造成多個(gè)掘進(jìn)工作面互相之間造成應(yīng)力的疊加破壞。

(2)三維應(yīng)力效應(yīng)。由于礦井所處的不同煤田地質(zhì)應(yīng)力位置，因此，礦井的主應(yīng)力方向也有所變化，然而地應(yīng)力的受力方向還與巷道的布置方向有著密不可分的聯(lián)系，因而垂直于主應(yīng)力方向的巷道往往會(huì)受到較為嚴(yán)重的破壞，巷道的損壞也是較高的，與此相比，平行于主應(yīng)力方向的巷道受到的破壞往往會(huì)小很多，其損壞率也會(huì)比垂直于主應(yīng)力方向的巷道小很多。

(3)水浸影響。由于軟圍巖的結(jié)構(gòu)較不穩(wěn)定，尤其與水分反應(yīng)較為強(qiáng)烈，浸水性較強(qiáng)，因此，水對(duì)軟圍巖會(huì)造成較大影響。例如:頁巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖在遇水后極容易產(chǎn)生膨脹、碎裂等反應(yīng)，尤其在巖層浸泡水的一天或兩天之后，不但會(huì)使其自身強(qiáng)度大量喪失，還會(huì)發(fā)生膨脹現(xiàn)象，因此，水浸作用會(huì)對(duì)于軟巖造成嚴(yán)重的破壞。

(4)風(fēng)干作用。在對(duì)軟弱巖層進(jìn)行向?qū)ч_挖過程中，應(yīng)及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行封閉工作，若封閉的不夠及時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致圍巖產(chǎn)生風(fēng)干現(xiàn)象，經(jīng)歷風(fēng)干后的圍巖若再次吸水，則膨脹速度將更快。

(5)爆破方法不當(dāng)。在巷口開挖過程中，如果能夠盡力保持軟圍巖層的原始沉寂狀態(tài)，將十分有利于巷道的支護(hù)。以往大多采用傳統(tǒng)的爆破方法來對(duì)巷道進(jìn)行掘進(jìn)，采取炮眼少、火藥集中的爆破方式往往容易造成巷道周圍形成破碎的區(qū)域，從而擴(kuò)大了軟圍巖的活動(dòng)范圍，導(dǎo)致巷道變形幅度與速度有所加快，直接造成巷道的嚴(yán)重?fù)p壞。

(6)開采深度對(duì)礦井頂板支護(hù)的影響。在煤田開采過程中，深度較小的礦井一般不會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的支護(hù)問題，然而隨著礦井開采深度的不斷增加，使支護(hù)問題漸漸顯漏出來，并成為礦井開采過程中的重要難題。

3礦井頂板支護(hù)應(yīng)采取的控制措施

(1)增加頂板的承重能力。在礦井掘進(jìn)過程中，無論采取哪種支護(hù)方法，都應(yīng)該盡量的采取光面爆破方法來對(duì)巷道進(jìn)行掘進(jìn)，同時(shí)采用錨噴方式進(jìn)行支護(hù)工作，從而盡可能的保證圍巖的完整與穩(wěn)定性，從而減少上覆巖層的松弛壓力對(duì)圍巖應(yīng)力狀態(tài)的影響，這樣能夠使圍巖頂板本身的承重力得到調(diào)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圍巖體與支護(hù)體之間形成共同承載模式。

(2)加強(qiáng)防風(fēng)干與防水浸工作。在巷道掘進(jìn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)由于封閉不夠及時(shí)而導(dǎo)致的圍巖浸水造成的威嚴(yán)變形，因此為保證巷道的穩(wěn)定性，應(yīng)在想到掘進(jìn)過程中及時(shí)的對(duì)圍巖進(jìn)行封閉，防止其出現(xiàn)風(fēng)干與浸水現(xiàn)象，應(yīng)在錨噴支護(hù)之前對(duì)圍巖采取噴漿封閉措施。

(3)對(duì)圍巖的讓、釋壓與支架強(qiáng)度之間的協(xié)調(diào)作用加以重視。經(jīng)過相關(guān)實(shí)踐證明:在軟巖礦井掘進(jìn)過程中，用鋼支架來承載巷道圍巖的變形壓力是不成功和不科學(xué)的，并浪費(fèi)資金。因此要對(duì)圍巖的讓壓和釋壓與支架強(qiáng)度之間的協(xié)調(diào)性加以重視，以保證對(duì)巷道良好的支護(hù)。

(4)大力推廣新奧施工法。所謂新奧施工技術(shù)的本質(zhì)在于強(qiáng)調(diào)檢測(cè)和做好信息反饋工作，并對(duì)設(shè)計(jì)和措施進(jìn)行不斷改進(jìn)。這樣一來既能夠提高圍巖的抗壓能力還能在一定程度上提高支護(hù)強(qiáng)度。

4結(jié)語

總之，礦井的頂板支護(hù)工作是煤礦開發(fā)過程中十分重要的環(huán)節(jié)之一，因此要實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)就必須做好礦井的頂板支護(hù)工作，當(dāng)然，這項(xiàng)工作還需要施工人員的共同努力，來對(duì)其進(jìn)行深一步的探索與創(chuàng)新。

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