松軟巖層支護(hù)探析

晏鵬程 管明

【摘要】 通過對(duì)松軟巖層特點(diǎn)的分析，比較、研究松軟巖層的支護(hù)方式，通過實(shí)踐，提高了巷道的自承能力和穩(wěn)定性，取得較好的效果。

【關(guān)鍵詞】 軟巖 特征 工藝

煤礦在斜巷穿層掘進(jìn)或遇到松軟巖層，本文通過對(duì)松軟巖層支護(hù)方式的探析，分析松軟巖層巷道變形特征，改變支護(hù)工藝，提高了巷道的自承能力和穩(wěn)定性。

一、松軟巖層

1.1松軟巖層

松軟巖層也稱軟巖，是指軟的頂板巖層、軟的主采煤層和軟的煤層底板巖層，是強(qiáng)度低、空隙率大、膠結(jié)程度差、受構(gòu)造面切割及風(fēng)化影響顯著或含有大量膨脹黏土礦物的松、散、軟、弱巖層。具有易風(fēng)化、怕水和震動(dòng)等特征，遇水后具有較大的膨脹性、流變性，穩(wěn)定性極差。

1.2軟巖巷道的特征

軟巖巷道最突出的一個(gè)特點(diǎn)就是圍巖松動(dòng)范圍大，巷道變形非常快、變形量大，往往在極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量變形致使巷道破壞嚴(yán)重。圍巖變形主要有以下特征：

（1）軟巖巷道變形一般呈現(xiàn)蠕變變形三個(gè)階段的規(guī)律，并具有明顯的時(shí)間效應(yīng)。初期來壓快，變形量大，施工過程中如不加以控制，易造成巖塊冒落和巷道破壞。

（2）軟巖巷道圍巖變形有明顯的空間效應(yīng)。表現(xiàn)為圍巖在距離工作面一倍寬以遠(yuǎn)的地方就基本不受掘進(jìn)工作面的影響；軟巖巷道隨開采深度的增加而增大；在不同應(yīng)力的作用下，巷道變形具有明顯的方向性。

（3）軟巖巷道多表現(xiàn)為巷道四周受壓，具有不對(duì)稱性不僅頂板下沉量大，也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的底鼓現(xiàn)象，并伴隨著兩幫劇烈位移。

（4）軟巖巷道自穩(wěn)性極差，圍巖變形對(duì)應(yīng)力擾動(dòng)和環(huán)境變化非常敏感。

二、巷道支護(hù)形式

2.1錨噴支護(hù)

是一種主動(dòng)支護(hù)方式，是以錨桿和混凝土噴層為主要結(jié)構(gòu)的一系列支護(hù)形式的總稱，是以錨桿、金屬網(wǎng)、噴射混凝土、鋼帶等組成的聯(lián)合支護(hù)形式。錨噴支護(hù)能夠和圍巖共同形成一個(gè)承載結(jié)構(gòu)，可有效地限制圍巖變形的自由發(fā)展，調(diào)整圍巖的應(yīng)力分布，防止巖體松散墜落。

2.2金屬棚式支護(hù)

是采用不同材料支撐井巷空間，使巖層處于穩(wěn)定狀態(tài)的支護(hù)形式。金屬棚式支護(hù)巷道圍巖不能承載，是以載荷形式作用到支架上，是一種被動(dòng)支護(hù)形式。

三、 軟巖支護(hù)探析

由于松軟圍巖的自穩(wěn)時(shí)間通常很短，有的頂板一暴露就立即冒落，巷道破壞嚴(yán)重，如果采用金屬棚式支護(hù)，巷道圍巖應(yīng)力得不到釋壓，支架很快就會(huì)被壓壞。

根據(jù)軟巖特點(diǎn)，其支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有“先柔后剛”的特征，一般采取二次支護(hù)。一次支護(hù)在巷道成形后，先噴速凝混凝土，厚度30-50mm，混凝土以較高的速度射入張開的節(jié)理縫隙，產(chǎn)生如同石墻灰縫一樣的黏結(jié)作用，從而提高巖體的黏結(jié)力和內(nèi)摩擦角，從而提高圍巖的強(qiáng)度，減小圍巖變形能力；同時(shí)也防止了因水和風(fēng)化作用造成圍巖的破壞和剝落。

然后打錨桿眼，安設(shè)錨桿掛網(wǎng)，再噴射一層混凝土，將金屬網(wǎng)覆蓋，與圍巖形成緊密的結(jié)合體，這樣既允許了圍巖安全條件的釋壓變形，又控制了因圍巖變形嚴(yán)重造成的巷道破壞。

為保證巷道較長時(shí)間的穩(wěn)定和服務(wù)期間的安全，應(yīng)當(dāng)給巷道圍巖提供最終支護(hù)強(qiáng)度和剛度，也就是第二次支護(hù)。在一次支護(hù)巷道圍巖變形穩(wěn)定后，煤礦可根據(jù)實(shí)際情況，選用金屬棚架、巷道錨索、巷道鋼筋網(wǎng)殼等第二次支護(hù)。二次支護(hù)的關(guān)鍵是支護(hù)時(shí)間，應(yīng)在一次支護(hù)巷道圍巖變形穩(wěn)定后進(jìn)行，一般在圍巖變形速度小于0.05mm/d、變形—時(shí)間曲線出現(xiàn)穩(wěn)定平緩拐點(diǎn)之后進(jìn)行。

對(duì)于頂?shù)装迤扑榈拈_拓巷道和重要地段，可進(jìn)行注漿加固。在錨桿排距之間鉆孔注漿加固兩幫和頂?shù)装褰牵栽黾訃鷰r的整體性，減少巷道收斂值、控制底鼓。試驗(yàn)結(jié)果表明：注漿段比未注漿段頂?shù)装逡平繙p少59.3%，兩幫移近量減少51.5%，能夠基本控制底鼓。

四、研究實(shí)踐

曹莊煤礦在開拓二水平時(shí)，遇到砂質(zhì)泥巖，自然抗拉強(qiáng)度為12.8MPa。在支護(hù)過程中，采用聯(lián)合支護(hù)方式，一次采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，二次采用注漿加固支護(hù)；兩次支護(hù)的密切配合，雖然支護(hù)工藝復(fù)雜、成本高、成巷速度慢，但巷道保持長期穩(wěn)定性，變形幾乎為零，保證了正常生產(chǎn)，取得良好的效果。

五、結(jié)語

實(shí)踐證明，如果僅從施工技術(shù)和工藝方面采取措施，來解決松軟巖層的支護(hù)是不可取的。煤礦在施工過程中，巷道布置應(yīng)選在地質(zhì)構(gòu)造簡單、巖性比較堅(jiān)硬的巖層內(nèi)，主要巷道走向盡量避免與地應(yīng)力方向垂直或大角度相交，盡量避免與斷層、軟弱夾層、節(jié)理方向或小夾角相交；并合理的選擇巷道斷面大小和形狀。在松軟嚴(yán)重巖層掘進(jìn)時(shí)，盡量選擇的破巖方法以保持圍巖的整體性、不破壞或少破壞巷道為原則，同時(shí)加強(qiáng)底鼓的預(yù)防和底板水治理工作，并開展巷道施工質(zhì)量監(jiān)測。