煤礦深部巖巷圍巖的穩(wěn)定與支護(hù)技術(shù)分析

摘 要：文章分析了煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定和支護(hù)的現(xiàn)狀，探析了提高煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定性的支護(hù)技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦；深部巖巷圍巖；穩(wěn)定與支護(hù)技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.046

1 前言

煤炭資源作為一種重要的能源資源，社會需求量巨大，隨著煤炭資源的開采，淺部資源逐漸的枯竭，煤炭開采工作逐漸的向深部延伸。隨著煤礦開采深度的增加，礦井地質(zhì)條件越來越惡化，涌水量增加、地應(yīng)力增大、破碎巖體增多，導(dǎo)致深部巖巷圍巖的穩(wěn)定和支護(hù)難度增加，同時還會增加生產(chǎn)成本，如何處理煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定和支護(hù)問題，已經(jīng)成為困擾眾多煤礦企業(yè)的難題。因此，文章針對煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定和支護(hù)技術(shù)的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2 煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定和支護(hù)的現(xiàn)狀分析

煤炭自身所處地層之下，隨著礦井深度的不斷延伸，并且在開挖的過程中會對圍巖的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，必須采用有效的支護(hù)技術(shù)進(jìn)行處理。但是，通過對現(xiàn)階段出現(xiàn)的眾多深部圍巖支護(hù)理論進(jìn)行研究和分析，這些理論存在許多問題，并不能夠準(zhǔn)確的揭示深部巖巷圍巖變形以及破壞機理，采用的多種支護(hù)方式或者技術(shù)，也不能夠起到有效的支護(hù)作用，在深部礦井高地壓的作用下，很容易導(dǎo)致巷道出現(xiàn)破壞、變形等問題，甚至導(dǎo)致巷道出現(xiàn)坍塌事故，必須對支護(hù)形式進(jìn)行實時的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行及時的維護(hù)和翻修，但是這樣會大幅度的增加支護(hù)成本，還會降低煤礦開采進(jìn)度，影響煤礦企業(yè)的采煤量和經(jīng)濟效益。

3 提高煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定性的支護(hù)技術(shù)分析

隨著煤礦開挖深度的增加，圍巖自身的受力狀況發(fā)生巨大的變化，巷道不同位置圍巖的壓力狀況、應(yīng)力狀況都存在一定的差異，為了保證煤礦深部巖巷圍巖的穩(wěn)定性，應(yīng)該采取多種支護(hù)技術(shù)，以此提高圍巖自身的承載力和強度，防止圍巖出現(xiàn)失穩(wěn)或者坍塌的現(xiàn)象。

3.1 錨桿支護(hù)技術(shù)

傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)原理包括加固拱、組合梁、懸吊等原理，筆者通過實際測量和數(shù)值計算，對深部巖巷圍巖變形的沖擊性、擴容性以及流變性等進(jìn)行分析，然后采用合適的錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行加固。采用錨桿支護(hù)方式，能夠有效的提高錨固區(qū)圍巖的內(nèi)摩擦角、凝聚力、彈性模量、巖體強度等，例如，對凝聚力的影響可以用公式（1）表示：

公式中φ表示內(nèi)摩擦角、S表示面積、d表示錨桿的直徑、σ表示錨桿屈服強度、n表示錨桿數(shù)量、co表示無錨桿凝聚力、c表示有錨桿巖體凝聚力。由公式可以看出，如果圍巖的強度相對較低，采用錨桿支護(hù)能夠有效的提高圍巖的強度。通過對圍巖裂隙、層理以及節(jié)理等本質(zhì)作用進(jìn)行研究，采用錨桿的切向力、軸向力進(jìn)行加固，能夠有效的提高不連續(xù)面的抗剪強度，避免不連續(xù)面出現(xiàn)滑動、離層等問題，以此提高圍巖的穩(wěn)定性和完整性。同時，不同的錨桿布置方式，其支護(hù)效果存在一定的差別，在錨固體厚度一定時，錨桿和滑移面保持±22°進(jìn)行布置，其支護(hù)效果最好。

3.2 成套耦合支護(hù)技術(shù)

根據(jù)新奧法原理，為了治理深部巖巷圍巖的變形破壞問題，可以采用成套耦合支護(hù)技術(shù)進(jìn)行處理，采用錨網(wǎng)噴混凝土支護(hù)、錨桿支護(hù)等柔性支護(hù)方式的過程中，當(dāng)支護(hù)時間合理，能夠使圍巖變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度與強度的耦合，有效的限制圍巖的變形，顯著的提高圍巖的強度和自承力，保證深部巖巷圍巖的穩(wěn)定性。但是，在進(jìn)行軟弱圍巖工程掘進(jìn)施工時，圍巖的自承時間非常短，如果采用錨桿支護(hù)、噴射混凝土支護(hù)等方式，不能夠及時的提供足夠的支護(hù)力，對于該種情況，應(yīng)該采用剛性支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，主要是因為剛性支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度高、強度大，能夠有效的抵抗圍巖的變形壓力，并且剛性支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)施工方面、施工速度快，能夠在很短的時間內(nèi)為圍巖提供強力、可靠的支護(hù)。由此可見，在采用成套耦合支護(hù)技術(shù)對煤礦深部巖巷圍巖支護(hù)時，應(yīng)該確定最佳的支護(hù)時機，然后采用合適的支護(hù)方式進(jìn)行支護(hù)，以此保證圍巖支護(hù)效果。如果為柔性支護(hù)，圍巖壓力較小，采用剛度小的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)方式，能夠有效的降低支護(hù)內(nèi)力和提高支護(hù)應(yīng)變能力；如果為剛性支護(hù)，圍巖壓力較大，或者隨著深度的增加，圍巖變形過大，應(yīng)該采用剛度相對較大的剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)，例如可縮性U型鋼架支護(hù)形式。

3.3 復(fù)合支護(hù)技術(shù)

深部巖巷圍巖的復(fù)合支護(hù)技術(shù)包括以下幾個方面：

（1）置換技術(shù)，置換支護(hù)指的是采用針對性的措施替換巖體中在外力作用下松動的巖石，通常采用混凝土進(jìn)行置換，然后采用注漿、錨桿支護(hù)的方式，形成連續(xù)、復(fù)合的支護(hù)結(jié)構(gòu)，該種支護(hù)方式的優(yōu)點為抗剪強度高、抗壓和抗拉能力強，以此提高圍巖的穩(wěn)定性；

（2）強韌封層技術(shù)，該種支護(hù)結(jié)構(gòu)包括高密度貼巖面的強韌混凝土噴漿層、鋼絲繩徑骨，能夠有效的提高深部圍巖的承載能力和強度，進(jìn)而保證圍巖的整體性和穩(wěn)定性；

（3）預(yù)空技術(shù)，該種技術(shù)的支護(hù)原理表現(xiàn)為：在開挖施工時，圍巖形成二次應(yīng)力場平衡狀態(tài)，并且圍巖會產(chǎn)生一定的變形，為了釋放圍巖壓力，可以提前預(yù)留一定的空間，然后進(jìn)行錨固支護(hù)。值得注意的是，由于復(fù)合支護(hù)技術(shù)的工序復(fù)雜，在支護(hù)的過程中應(yīng)該加強對整個支護(hù)過程的監(jiān)督和控制，及時的圍巖進(jìn)行補強，以此保證巖巷圍巖支護(hù)的可靠性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

綜上所述，煤礦深部巖巷圍巖在開挖施工的過程中，圍巖所受的應(yīng)力和壓力都發(fā)生一定的變化，導(dǎo)致圍巖處于不穩(wěn)定狀態(tài)，威脅開采安全和影響開采進(jìn)度。為了保證深部巖巷圍巖的穩(wěn)定性和整體性，應(yīng)該根據(jù)煤礦的實際狀況采用科學(xué)的支護(hù)技術(shù)或者多種支護(hù)技術(shù)相結(jié)合的方式，提高巖巷圍巖的承載力、強度和穩(wěn)定性，保證開采工作能夠順利、高效的進(jìn)行，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更好的綜合效益。

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作者簡介：黃木安（1986-），男，福建漳平人，本科，助理工程師，研究方向：采礦工程。