煤礦井下軟巖巷道支護(hù)措施

桂寶軍

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)公司麥垛山煤礦)

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煤礦井下軟巖巷道支護(hù)措施

桂寶軍

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)公司麥垛山煤礦)

煤礦井下軟巖巷道的有效支護(hù)，對(duì)于確保井下安全開采意義重大。為此，首先分析了煤礦井下軟巖巷道的特點(diǎn)與支護(hù)原理，在此基礎(chǔ)上對(duì)煤礦井下軟巖巷道的支護(hù)措施進(jìn)行了詳細(xì)探討，為確保該類巷道的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供參考。

煤礦軟巖巷道支護(hù)措施

隨著煤礦開采面積的擴(kuò)大，因承受壓力的增大，極易導(dǎo)致頂板的破裂甚至坍塌。隨著煤礦開采深度的增加，礦山的承重壓力升高，使得巷道出現(xiàn)了嚴(yán)重變形，出現(xiàn)了不斷進(jìn)行修復(fù)工作的現(xiàn)象，從而增加了井下軟巖巷道掘進(jìn)的工作難度，嚴(yán)重的影響了巷道的正常運(yùn)行。

1　煤礦井下軟巖巷道特點(diǎn)及支護(hù)原理

1.1軟巖巷道特點(diǎn)

軟巖泛指在特定環(huán)境下易發(fā)生變形的巖石[1]。軟巖巷道在出現(xiàn)變形狀況時(shí)具有一定的規(guī)律，一般來說呈蠕變變形3個(gè)階段，相對(duì)來說具有較明顯的時(shí)間效應(yīng)，初期表現(xiàn)為在壓力驟然加劇的過程。巖體變形破損量相對(duì)較大，在施工過程中若支護(hù)不當(dāng)，也會(huì)引起巖體冒落，甚至引發(fā)巷道變形與坍塌。因此在支護(hù)過程中若支護(hù)支架使用不當(dāng)，便會(huì)加快壓垮速度。軟巖巷道出現(xiàn)變形是由于巷道四周受到壓力的影響，且承受的壓力不對(duì)稱，出現(xiàn)局部壓力過大的現(xiàn)象[2]，使得其在開掘后頂板、兩幫易變形脫落。

1.2軟巖巷道支護(hù)原理

挖掘自身承重能力是軟巖巷道支護(hù)技術(shù)的核心思想，其原理是根據(jù)巖體特性和地底壓力來源，設(shè)計(jì)合理的支護(hù)方式。為確保施工過程中支護(hù)體系能適應(yīng)圍巖所有的突發(fā)狀況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖變形進(jìn)行合理化控制，有必要確保支護(hù)結(jié)構(gòu)與其所能承受的強(qiáng)度相適應(yīng)[3]。實(shí)踐證明，如果單純提高支護(hù)剛度，難以對(duì)煤礦井下軟巖巷道進(jìn)行有效維護(hù)，只有對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)減壓與加固維修，方可使巷道與支護(hù)起到相輔相成的作用。尤其對(duì)于高應(yīng)力區(qū)，更需進(jìn)行卸力處理。應(yīng)及時(shí)有效地掌握巖體的變化狀況，根據(jù)巖體測(cè)量成果進(jìn)行分析和檢查，及時(shí)做好反饋工作，確保在二次維修中支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的有效性。

2　煤礦井下軟巖巷道支護(hù)措施

2.1合理優(yōu)化煤礦井下軟巖巷道方位

全面掌握煤系地層的巖石性質(zhì)，并提出相關(guān)的支護(hù)方案。合理進(jìn)行巷道方位探索，找出最合理的方位進(jìn)行開采，盡可能避開弱巖層。在進(jìn)行地形勘探時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確把握巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，及其在穩(wěn)定、濕度影響下的化學(xué)反應(yīng)等一系列特性。在選擇巷道方位時(shí)，盡可能進(jìn)行擇優(yōu)排查，進(jìn)行巖層與巖位的篩選，有效避開高應(yīng)力區(qū)。

2.2加強(qiáng)煤礦井下軟巖巷道強(qiáng)度

有效提高圍巖強(qiáng)度是解決煤礦井下軟巖巷道支護(hù)難題的根本措施，方法有錨桿支護(hù)和注漿。盡可能選擇高強(qiáng)度、高初錨力、高阻特性的錨桿系統(tǒng)，增強(qiáng)網(wǎng)梁帶強(qiáng)度，確保圍巖的表面約束力得到有效增強(qiáng)[4]。注漿可促進(jìn)圍巖承載圈的加固，有效防止圍巖的塑形流動(dòng)率的增加，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下軟巖巷道進(jìn)行有效維護(hù)，延長巷道使用壽命。在進(jìn)行輔助運(yùn)輸大巷修復(fù)時(shí)，應(yīng)采用高強(qiáng)螺紋鋼錨桿(φ22mm、長2 500mm，間排距800mm×2 000mm)與內(nèi)注漿錨桿進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)；采用樹脂錨固劑對(duì)錨桿進(jìn)行固定，錨桿的固定長度須為500mm。高強(qiáng)螺紋鋼錨桿應(yīng)與內(nèi)注漿錨桿進(jìn)行間隔排列，托盤規(guī)格100mm×100mm×10mm(長×寬×高)。內(nèi)注漿錨桿需采用φ22mm、長2 000mm無縫隙鋼管進(jìn)行操作，間排距1 600mm×2 000mm，采用與之相匹配的固劑進(jìn)行錨固，錨固長度200mm，在噴射混凝土?xí)r，須進(jìn)行強(qiáng)度控制，其強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)為C20，噴射厚度控制在100mm左右。若有必要，可進(jìn)行巷道二次支護(hù)，如在膨脹性較強(qiáng)、高應(yīng)力的軟巖巷道施工中，需進(jìn)行二次支護(hù)，可有效提高巷道的可靠性，延長巷道使用壽命，在第一次支護(hù)時(shí)若使用錨噴支護(hù)，那么二次支護(hù)便可使用砌筑支護(hù)方式或錨噴支護(hù)方式。為保證支護(hù)質(zhì)量，最佳的支護(hù)時(shí)間是在一次支護(hù)圍巖巷道之后，一般在變形和時(shí)間曲線圖中，其實(shí)際數(shù)據(jù)發(fā)生可靠平緩的拐點(diǎn)時(shí)便開始進(jìn)行第二次支護(hù)，圍巖變形速度應(yīng)小于0.05mm/d，挖掘時(shí)間控制在20～40d。若需獲得較理想的支護(hù)效果，須嚴(yán)格控制圍巖位移，得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)后，結(jié)合相關(guān)技術(shù)設(shè)備，繪制出對(duì)應(yīng)的變化曲線圖便于施工。二次支護(hù)與一次支護(hù)并非完全脫離，二次支護(hù)是第一次支護(hù)效果的補(bǔ)充，因此在進(jìn)行二次支護(hù)時(shí)，須與一次支護(hù)有效配合。對(duì)錨索進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉前需布置監(jiān)測(cè)站，通常設(shè)置2個(gè)，各站設(shè)置2個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，與此同時(shí)，各測(cè)面設(shè)置3～6個(gè)測(cè)點(diǎn)，采用十字布點(diǎn)法進(jìn)行布點(diǎn)。在3個(gè)月內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，通常在第1個(gè)月內(nèi)5d觀測(cè)一次，第2個(gè)月10d觀測(cè)一次，第3個(gè)月15d觀測(cè)一次。

2.3運(yùn)用剛?cè)岵?jì)的整體支護(hù)結(jié)構(gòu)

在煤礦井下軟巖巷道支護(hù)過程中，合理運(yùn)用支護(hù)結(jié)構(gòu)十分必要。如果支護(hù)結(jié)構(gòu)能與圍巖的變形著力點(diǎn)一致，便可顯著提高巖體承載能力，確保整體支護(hù)工作的順利進(jìn)行。如果遇到高地應(yīng)力，則應(yīng)適當(dāng)對(duì)其減壓；在遇到巖體處于膨脹狀態(tài)時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)讓壓；在一些相對(duì)軟弱的區(qū)域，須進(jìn)行加固[5]。反底結(jié)構(gòu)是由底板曲梁與混凝土的土層和錨桿組成，其整體應(yīng)壓能力較強(qiáng)，混凝土反底結(jié)構(gòu)可使用規(guī)格為C50混凝土進(jìn)行澆灌，厚300mm。在制作曲梁時(shí)，應(yīng)選擇16#槽鋼梁，并且應(yīng)確保其長度為6 500mm，選擇φ22mm、長1600mm5根高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，以及φ22mm、長1 400mm的4根內(nèi)注漿錨桿，在底板曲梁間按照相關(guān)規(guī)定配置。

3　結(jié)　語

合理運(yùn)用煤礦井下軟巖巷道支護(hù)手段，是確保煤礦井下安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。為此，首先對(duì)煤礦軟巖巷道的特點(diǎn)及支護(hù)原理進(jìn)行了探討，然后分別從合理優(yōu)化煤礦井下軟巖巷道方位、加強(qiáng)煤礦井下軟巖巷道強(qiáng)度、運(yùn)用剛?cè)岵?jì)的整體支護(hù)結(jié)構(gòu)等方面對(duì)軟巖巷道的支護(hù)措施進(jìn)行了分析，供類似礦山巷道支護(hù)參考。

[1]董兵，何鑫，師偉峰，等.淺談軟巖巷道支護(hù)技術(shù)與應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2011(27)：69-70.

[2]張普田.開灤礦區(qū)深部礦井軟巖巷道支護(hù)技術(shù)研究[J].煤礦開采，2010，15(4)：65-67.

[3]付向朝，崔瑩瑩.深井軟巖巷道支護(hù)技術(shù)在平煤股份一礦的實(shí)踐淺析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2015(11)：116-117.

[4]李仕民，徐建金.井下軟巖巷道支護(hù)技術(shù)及其應(yīng)用分析[J].商品與質(zhì)量，2013(7)：2-4.

[5]歐志成，蔡澤山.淺析軟巖巷道支護(hù)技術(shù)在賽什塘銅礦中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011(3)：98-99.

2016-05-10)

桂寶軍(1975—)，男，工程師，750408 寧夏回族自治區(qū)銀川市。