煤礦深井巷道支護技術(shù)探究

【摘 要】隨著煤礦開深度的增加，原巖應(yīng)力增大，巖體移動量大，移動速度快，必須采用聯(lián)合支護加強巷道支護，如錨注支護、錨網(wǎng)噴柱、U型鋼支架、錨桿錨索聯(lián)合支護等，從而使深礦井開采達到安全、高產(chǎn)高效的目的

【關(guān)鍵詞】深井巷道;支護技術(shù);探究

隨著礦井向深部發(fā)展，原巖應(yīng)力增大，巖體塑性大，巖體移動量大移動速度快，而且在深部變形量較大，開采后變性明顯，因而，在深部巷道支護結(jié)構(gòu)上應(yīng)滿足支護強度大、能抵抗高地壓、可縮性能好，可縮量大，能適應(yīng)圍巖大變形，封閉性能好，能有效地防止鼓底等優(yōu)點，因此，單一支架很難滿足這些要求，應(yīng)采用多種支護共用復(fù)合支護結(jié)構(gòu)，提高支護質(zhì)量、降低成本、增加效益。

1、錨注支護技術(shù)

錨注技術(shù)適用在破碎圍巖的隧道施工、邊坡治理以及壩基加固等工程中，它的支護機理是在破碎圍巖巷道的破碎塑性區(qū)，經(jīng)過自鉆錨桿注漿后，破碎結(jié)構(gòu)的圍巖被交接成拱形連續(xù)體加固圈。同時自鉆錨桿又起懸吊、擠壓作用，使巷道圍巖沿徑向擠壓的壓力轉(zhuǎn)化成切向力，防止圍巖松動范圍擴大，使巷道徑向應(yīng)力減小到用較小支護阻力就可使圍巖長期處在穩(wěn)定狀態(tài)。支護方式有鉆進、注漿和錨固結(jié)合在一起。施工方式有先鉆進成孔而后注漿錨固和隨鉆進隨錨固兩種。注漿以注漿泵為主，在施工中選型應(yīng)根據(jù)注漿壓力、注漿流量、材料性能和施工地點空間的大小確定。通過錨注支護漿液在破碎圍巖中擴散，使擴散半徑內(nèi)的破碎圍巖膠結(jié)在一起，使松散的煤巖體重新形成一個整體，有效提高圍巖的自承能力；同時注漿錨桿起到了全長錨固的作用，使巷道圍巖體強度明顯提高。

2、錨網(wǎng)噴柱支護技術(shù)

錨網(wǎng)噴柱支護技術(shù)是在錨噴支護的原理上，采用錨桿、錨索、網(wǎng)、噴券方式，增加一項注漿工藝，達到加固圍巖的目的。施工工藝流程為：依據(jù)設(shè)計斷面開鑿斷面，包括循環(huán)進度，完成錨桿、噴券支護，掛網(wǎng)，初噴噴券，復(fù)噴；注漿工藝包括鉆注漿孔，裝入注漿錨桿開始注漿，注漿，封孔。注漿施工進度。支護參數(shù)確定：以鶴崗礦業(yè)集團公司新興煤礦三水平南二石門變電所及聯(lián)絡(luò)巷施工為例:錨桿采用扭力應(yīng)力錨桿，20mm×2.5m，預(yù)緊力不小于20KN，間距1m，排距0.8m；錨索：采用=15.24mm6m，預(yù)緊力不小于80KN，間距1m，排距2m；噴券材料：噴射混凝土標號（200kg/cm），水泥為425號普通硅酸鹽水泥，體積配比為水泥：河砂：石子=1:1.5:1.5，初噴厚80mm，復(fù)噴厚80mm，注漿設(shè)備和材料：注漿泵選用BFZ-10/24，氣動鑿巖機選YT-29型，BK56性礦氣扳機，注漿管采用=16mm高壓膠管，材料有水泥、水玻璃、注漿錨桿。注漿參數(shù)有漿液配比、注漿孔深、注漿壓力、漿液擴散距離、注漿孔間排距。

錨網(wǎng)噴柱支護技術(shù)使圍巖強度和承載能力得到提高，巷道變形量降低，能應(yīng)用于深部軟巖巷道施工，在復(fù)雜地質(zhì)條件下，支護工藝簡單，費用低廉，但在不同類別軟巖炮后最佳注漿時間及增加孔隙度的管路壓裂技術(shù)可否用于加固軟演的注漿工藝上以進一步提高圍巖強度，需在今后的工作中進一步研究。

3、錨桿錨索聯(lián)合支護技術(shù)

錨桿錨索聯(lián)合支護技術(shù)應(yīng)用于全煤巷道、及破碎圍巖巷道和要求斷面較大的巷道的復(fù)雜巷道支護。

3.1錨桿錨索聯(lián)合支護機理：

它是通過圍巖內(nèi)部發(fā)揮支護作用，就是變巷道被動支護為主動支護，提高巷道承載力，錨桿支護是利用錨桿、錨固劑及其護表構(gòu)件給圍巖一定的支撐強度，與圍巖組成支護體系，承受各種圍巖應(yīng)力和采動應(yīng)力，達到支護的目的。錨索是將錨桿支護形成的次生承載層與圍巖的關(guān)鍵承載層相連，調(diào)動深部圍巖的承載力，使更大范圍內(nèi)的巖體共同承載，提高支護系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，對于圍巖松動圈大、巷道圍巖節(jié)理發(fā)育、頂板破碎及偽頂較厚等頂板復(fù)雜的巷道，錨桿錨索聯(lián)合支護不僅將松動圈內(nèi)的圍巖懸吊在上部直接頂或老頂內(nèi)，而且使相鄰的錨桿、錨索的作用力相互疊加，組合形成一個新巖梁，其厚度、剛度、層間抗剪強度成倍增加，使頂板壓力通過巷道煤幫向煤體深部轉(zhuǎn)移，改變巷道受力條件，使頂板得到有效控制，片幫問題也得到了較好解決。

3.2錨桿錨索聯(lián)合支護的加固及互補作用：

（1）加固作用。錨桿錨索聯(lián)合支護有懸吊、減垮、組合拱作用，錨桿錨索與巖體粘結(jié)在一起，可提高巖體抗變形能力，改變圍巖周邊應(yīng)力狀態(tài)，加強巖體的整體性.通過施加錨索較大的預(yù)緊力，擠緊和壓實巖層中的層理、節(jié)理、裂隙等不連續(xù)面之間的摩檫力，同時靠其和錨桿群的成拱作用控制圍巖變形，，提供圍巖的承載力。當錨桿錨索穿越巖石深入到穩(wěn)定巖層時，錨桿提供經(jīng)向和切向約束，阻止破壞區(qū)巖層擴容、離層、及滑動，提高巖層的水平承載能力，使穩(wěn)定巖層內(nèi)的應(yīng)力分布均勻，錨索則在圍巖上部形成一個能防止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而保證巷道的穩(wěn)定性。

（2）互補作用。在軟巖破碎圍巖的變形量很大，巷道開挖后立即采用錨索支護，可能因錨索延伸量超過極限而破斷，在巷道開挖初期只安裝錨桿，通過錨桿的加固作用，錨巖支護體具有一定的承載能力，圍巖在一定的變形范圍內(nèi)可以保持自身穩(wěn)定。通過錨桿錨索聯(lián)合支護，提高了支護阻力，減小了巷道圍巖變形，增強了圍巖的整體性和穩(wěn)定性，保證了安全生產(chǎn)。

3.3錨桿錨索聯(lián)合支護參數(shù)：

巷道斷面為單邊斜梯，巷道寬度為4.2m，高度為3.0mm，上幫高3.73m，下幫高2.28m；考慮經(jīng)濟條件下，采用錨桿錨索聯(lián)合支護，頂錨桿20mm，左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，長度為2.0m，間排距為0.8 m，使用Z2835樹脂藥卷，直徑23mm，長度350mm，每根錨桿兩卷；錨索采用15.24mm鋼絞線錨索，長度為4.5m，每排設(shè)兩根，布置在巷道頂板的中間位置，排距為2.4m，采用樹脂藥卷端頭錨固，每根錨索四卷，錨固長度1.4m。

3.4錨桿錨索聯(lián)合支護效果：

實踐表明，在巷道掘進中采用錨桿錨索聯(lián)合支護較好的控制了頂板，支護效果較好，但在支護設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實際情況合理設(shè)計支護參數(shù)，如錨桿長度、排間距等，而且它可以與鋼帶、金屬網(wǎng)、工字鋼梁聯(lián)合使用，這對于提高支護質(zhì)量，增加效益，降低成本，具有重要意義。

4、U型鋼支架支護技術(shù)

U型鋼支架有較大的可縮量，理論承載能力較高，而實際工作特性取決于卡纜的剛度和受力狀態(tài)。在深礦井中使用U型鋼支架的卡纜應(yīng)進行調(diào)質(zhì)處理，支設(shè)時壁厚應(yīng)采用泵送材料整體充填，采用這些措施后，U型鋼支架才能在深礦井巷道支護中發(fā)揮更大的作用，對于局部必須穿越軟巖或破碎帶的開拓或準備巷道，宜用錨噴和U型鋼支架聯(lián)合支護。