關(guān)于深巷支護技術(shù)的一些探析

摘要：隨著我國煤礦開采越來越向深部延伸，深部巷道的支護越來越成為一個突出的高難度的安全技術(shù)問題而亟待解決，深部巷道支護面對著一些突出的難題，比如地壓大直接巷道的變形厲害、圍巖破裂嚴(yán)重等。本文就深巷的支護技術(shù)做一些簡單的探析以與讀者共賞。

關(guān)鍵詞：深部巷道 圍巖破裂 巷道變形 深巷支護

0 引言

隨著煤礦開采向深部延伸。地壓愈來愈大，以導(dǎo)致深巷支護困難、巷道圍巖變形嚴(yán)重，是礦井深部開采的重大難題和主要急需解決的難題。其中巷道圍巖的破裂區(qū)的存在是深巷與淺巷的主要區(qū)別，因此深巷的支護重點就是如何做好破裂區(qū)的支護和控制圍巖的破裂。

1 概述

圍巖的壓力與礦井的開采深度基本成一個線性的正比關(guān)系，從巖石力學(xué)的實驗曲線來看，深巷的圍巖壓力處在曲線蜂后的區(qū)域。我們知道，施工破壞了巖體的原始的穩(wěn)定的應(yīng)力平衡，應(yīng)力進行重新分配，從三向應(yīng)力變?yōu)閮上驊?yīng)力，應(yīng)力再重新分配平衡的過程中會導(dǎo)致深巷圍巖的破裂，也就是圍巖的破壞。所謂的破裂區(qū)就是在改變巖石原始應(yīng)力平衡的過程中的巖體表面錯位、原始巖體的裂隙的張開以及新的裂隙產(chǎn)生等變形。

2 深巷破壞的幾種主要形式

要想搞好深巷的支護首先必須了解深巷的幾種主要的破壞形式，深巷的破壞形式主要有：①因深巷圍巖嚴(yán)重變形而引起的破壞；②錨桿組合體失效而引起的破壞；③因深巷底板底鼓而引起的破壞。

2.1 因深巷圍巖嚴(yán)重變形而引起的破壞 深部巷道的強大壓力和施工等的影響而在圍巖表面產(chǎn)生破裂，且此種破裂是一種非線性變形，錯亂無序，不好預(yù)見預(yù)知。我們知道雖然是破碎的圍巖，但還是有一定的承載力，然而，目前關(guān)于此方面的較為科學(xué)和有信服力的研究還沒有。圍巖的破裂也不是一次成型，破裂隨著地應(yīng)力和地壓及其它的綜合效應(yīng)而處在一個持續(xù)的動態(tài)的破壞過程，圍巖的破裂如不能及時很好的控制其對支護的影響將是致命的，圍巖的變形程度隨著威嚴(yán)破裂的增加而不斷增大，其最直接的結(jié)果是巷道的破壞，支護的完全失效。因此，要想是深巷的支護效果可靠安全，首先要學(xué)會如何控制圍巖的破裂區(qū)的進一步擴大，理解掌握圍巖區(qū)的力學(xué)特征和圍巖區(qū)的破壞的巖體的力學(xué)性質(zhì)的改變情況，從而提出可行的措施控制圍巖破裂區(qū)的繼續(xù)擴大。

2.2 錨桿組合體失效而引起的破壞 對于目前圍巖支護的常用做法是錨桿支護，但是對于地應(yīng)力較大的深巷的支護目前常采用的是錨桿組合體支護即錨桿、錨索等組合體支護。錨桿和錨索的組合體支護理論上是可行的，但是對于不同的深巷其地質(zhì)條件是不同的，因此需要不同的錨桿組合體的支護參數(shù)，只有支護參數(shù)設(shè)計的合理，才能是組合體發(fā)揮最佳效果。通常深巷的錨桿組合體支護的效果不理想并不是組合體的支護強度不夠，最主要的原因是深巷的冒頂和片幫和其它的地應(yīng)力破壞而導(dǎo)致組合體的支護失去效果，對于組合體在支護過程中發(fā)生由于拉、剪應(yīng)力的破壞到目前為止還是比較少見的。深巷由于地應(yīng)力大，深巷的護幫、護頂比較困難使得圍巖產(chǎn)生破裂和裂隙以致錨桿組合體附近巖體脫落的話，那么錨桿組合體就容易失效而不能很好支護。因此對于這一現(xiàn)象通常會采取錨網(wǎng)等措施阻止巖體脫落而防止破裂區(qū)域擴大和向深部延伸。

2.3 因深巷底板底鼓而引起的破壞 我們知道煤礦井下巷道對底板一般是不采取措施的，但是底板的底鼓對圍巖的破裂區(qū)其實也是有很大的影響，起了很大的誘發(fā)作用，尤其是當(dāng)深巷底角應(yīng)力比較集中的時候，深巷底板底鼓將更加的厲害，這也是深巷的一個顯著特點。據(jù)統(tǒng)計資料，深巷在回采時，一般據(jù)工作面一百米以上就會有底鼓現(xiàn)象發(fā)生，掘進深巷底鼓更明顯。對于深巷的底鼓現(xiàn)象，通常可行的措施是在深巷的底角處加強支護，在一般的深巷底板也采取支護以防因深巷底鼓而誘發(fā)圍巖破壞。

3 合理設(shè)計深巷支護的原則

前面對深巷的支護難度和主要破壞形式做了介紹，要搞好深巷的支護，需要在了解深巷的支護難點和主要破壞形式后在源頭上就開始加以蓋上和建立規(guī)范——深巷支護的設(shè)計原則：

3.1 護的原則 控制圍巖的破裂區(qū)不擴大、圍巖不掉頂、掉幫、圍巖裂隙影響區(qū)域不擴大是深巷支護中護的最基本原則，為了體現(xiàn)這一基本原則，在最初的深巷支護設(shè)計時我們要充分考慮到：對于圍巖所采取的措施要護得住，支護采取的要及時合理，錨桿組合體的參數(shù)要根據(jù)巖石的力學(xué)特性來設(shè)置，配套設(shè)施要考慮充分，加強支護如錨網(wǎng)+鋼帶+噴漿等措施該上的要上，這些設(shè)計時都要充分考慮。

3.2 參數(shù)的合理選定 對于不同的巖石力學(xué)性質(zhì)的深巷，錨桿組合體的參數(shù)選擇尤為重要，這直接關(guān)系到組合體支護效果的好與壞，設(shè)計之前要充分的實驗和調(diào)研，不可套模板，要使所設(shè)的參數(shù)與現(xiàn)場需要所吻合，同時要做到“動態(tài)施工、動態(tài)設(shè)計”。合理參數(shù)的選擇有利于提高錨桿組合體的支護效果，同時也能產(chǎn)生最大的經(jīng)濟效益從而避免不必要的浪費。同時設(shè)計支護要充分考慮支護的富余能力，以滿足圍巖的動態(tài)變化。

3.3 重點區(qū)域重點支護的設(shè)計原則 我們知道深巷的圍巖的各個區(qū)段其圍巖的力學(xué)結(jié)構(gòu)和特性是不一樣的，因此在設(shè)計支護的時候就要充分考慮這一因素，對于不同的圍巖結(jié)構(gòu)和圍巖應(yīng)力變化而采取不同的組合體支護和不同的參數(shù)以使深巷整體產(chǎn)生的變形最小，以及各局部由于采取不同的支護力度使得最終變形量基本相同。深巷的變形基本就是收縮變形，對于擴大變形基本不會發(fā)生對于整體來講，且此收縮變形是一種耦合變形，這主要體現(xiàn)在頂?shù)装搴蛢蓭偷谋壤詈献冃?，控制好耦合變形以控制?/p>

巷圍巖的變形。設(shè)計時需對易耦合變形區(qū)域重點設(shè)計支

護。

3.4 設(shè)計合理巷道斷面的原則 據(jù)實驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)選擇不同的巷道斷面其航道的變形是不一樣的，不同的巷道斷面設(shè)計對于巷道的底鼓控制也是不一樣的，因此在設(shè)計時要選擇合理的經(jīng)濟的巷道斷面，以使得底鼓量最小從而對圍巖的變形以及破裂區(qū)的發(fā)展的正面作用最小。經(jīng)驗和現(xiàn)場應(yīng)用表明設(shè)計弧形的深巷底角其底鼓變形量最小。

3.5 給突發(fā)的不可控的巷道變形留有空間 深巷面臨著高地應(yīng)力，對于看不見摸不著的深巷周圍的應(yīng)力情況不能完全詳細(xì)透徹的掌握，因此在設(shè)計時應(yīng)給突發(fā)的情況下的圍巖變形留有空間——記在合理的情況下優(yōu)先選擇大斷面進行設(shè)計。

3.6 設(shè)計的可行性原則 設(shè)計要根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)生產(chǎn)力和裝備技術(shù)水平來，要使得設(shè)計的支護和支護的條件具有可操作性，同時注重支護的操作的簡易性。

3.7 “動態(tài)支護，動態(tài)設(shè)計”的原則 設(shè)計是指導(dǎo)現(xiàn)場支護操作的，現(xiàn)場的支護操作反饋設(shè)計的好壞，所以應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的效果及時的修正支護工藝和參數(shù)，以達(dá)到“動態(tài)支護、動態(tài)設(shè)計”。

4 小結(jié)

隨著煤礦的開采向深部延伸，深巷的支護越來越成為主要問題而擺上桌面。深巷的支護難題主要是深部地應(yīng)力大而導(dǎo)致的圍巖破壞嚴(yán)重，在設(shè)計支護時要充分考慮巷頂和巷幫以及深巷底角的支護，合理選擇錨桿組合體的支護參數(shù)以達(dá)到最佳的巷道控制效果，對于底鼓對深巷圍巖的誘發(fā)而可采取深巷留設(shè)弧形底角來有效解決，同時堅持“動態(tài)設(shè)計、動態(tài)施工”。

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