試述煤礦井下軟巖巷道施工支護技術(shù)研究應(yīng)用

許小六

摘 要：煤炭資源在社會發(fā)展中居于重要地位，但是煤炭資源屬于不可再生的地下資源，隨著開采的不斷深入，對地下巷道的損壞也在不斷增加，從而增加巷道的危險系數(shù)，尤其是針對軟巖巷道，必須做好支護措施，以保證煤炭開采的正常進行。

關(guān)鍵詞：煤礦；軟巖巷道；支護

隨著煤礦使用時間的不斷延長，本身可采煤層逐漸減少，開采難度越來越高，加強對軟巖巷道的支護管理，對于保證煤礦安全生產(chǎn)具有非常重要的意義，必須提高重視。軟巖巷道支護施工會受到多種因素的影響，主要是來自礦井周圍與頂部的壓力，因此對于支護技術(shù)的要求也是非常高的，這也是保證煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的重要前提。

1 軟巖概述

軟巖地質(zhì)在煤礦開采中經(jīng)常遇到，較易發(fā)生塑性變形，其主要形態(tài)表現(xiàn)為泥巖、粉巖狀，主要特點表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1 低強度高膨脹型類別的軟巖特性主要有：塑造性好、易于膨脹、便于流動、擾動性高、崩解性強等，其巖質(zhì)松軟、易碎、強度低，軟巖中存在的泥質(zhì)成分和含有的膨脹性物質(zhì)微粒，使得軟巖很容易出現(xiàn)塑性形變，一旦接觸到水分容易發(fā)生形變（軟化、膨脹等），對風(fēng)化、震動等承受能力薄弱。當(dāng)巷道圍巖是此類型軟巖時，圍巖耐擾動力差，容易變形，給支護工作造成很大難度。

1.2 高應(yīng)力型軟巖的特性主要有：并不是巖體本身的性質(zhì)屬于軟巖，隨著開采深度達到一個程度，巖性也隨之改變，變?yōu)榫哂熊泿r特征。隨著煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，礦井開挖的深度在持續(xù)增加，有的煤礦因為受到的上覆巖層重力大幅度加大，從而導(dǎo)致應(yīng)力場復(fù)雜多變；在應(yīng)力較高的時候，一旦有擾動發(fā)生，將會對圍巖產(chǎn)生較大的影響，導(dǎo)致圍巖易于破壞，出現(xiàn)新裂紋，產(chǎn)生膨脹效應(yīng)。

1.3 破碎性型軟巖的特性主要有：圍巖巖層紋理相異、縫隙錯綜多樣，巖層細碎，穩(wěn)定性能不好。受該特征的影響，施工作業(yè)人員在執(zhí)行巷道開挖和支護過程中比較困難，施工危險因素較多，可能會發(fā)生冒頂、片幫等事故。

1.4 復(fù)合型軟巖通常指低強度高膨脹性軟巖、高應(yīng)力軟巖、極破碎軟巖的任意組合方式。

2 軟巖巷道支護原理與支護原則

2.1 支護原理。巷道圍巖巖體屬于軟巖結(jié)構(gòu)時，支護關(guān)鍵點在于探索和充分利用軟巖的自身承受能力。需要對施工巖層進行特征分析，掌握地壓情況，通過科學(xué)的設(shè)計手段，使支護結(jié)構(gòu)和作業(yè)過程足以應(yīng)對圍巖變形的任何情況，以此實現(xiàn)控制巷道圍巖形變和巷道安全的目的。

2.1.1 應(yīng)使支護結(jié)構(gòu)的承受能力（強度）與圍巖的自承受力有較好的適應(yīng)性，與圍巖形變相適應(yīng)。事實論證，僅僅依靠增加支護剛度來強化巷道支護，很難實現(xiàn)預(yù)期效果。

2.1.2 采用卸壓適宜、加固和支撐相結(jié)合的技術(shù)措施。當(dāng)圍巖巖層應(yīng)力較高時，進行適當(dāng)?shù)男读?；?dāng)圍巖巖層形變較大時，預(yù)留適當(dāng)?shù)挠嗔?；?dāng)圍巖巖層結(jié)構(gòu)散碎，要進行及時加固，防止坍塌。

2.1.3 及時測量圍巖變形量，第一時間掌握圍巖變形形態(tài)，及時反饋測定結(jié)果，為二次支護提供技術(shù)參數(shù)，有針對性地進行二次支護設(shè)計。

2.2 支護原則。（1）對圍巖的殘余強度進行維持；（2）盡量提高圍巖的殘余強度；（3）學(xué)習(xí)和使用科學(xué)先進的支護技術(shù)和工藝，全面開發(fā)圍巖的自承載力；（4）強化綜合治理、連續(xù)監(jiān)控的支護思想。

3 支護類型

3.1 整體剛性支護。該支護一般分為：全封閉鋼支架、整體預(yù)制模板、現(xiàn)澆封閉鋼筋混凝土等。事實表明，當(dāng)支護強度提高時，巖層承受壓力隨之增大。促使支護受力有所提升，相反，支護載荷卻未能降低，支護發(fā)生彎曲和損壞狀況不能很好改善。所以，整體剛性支護不能有效處理圍巖和支護間的矛盾，不適用于變形量大、地壓高的軟巖結(jié)構(gòu)圍巖。

3.2 剛性支護加柔體墊層支護。該類型支護主要有兩種形式，即圓料砌喧加可縮層、條帶。能夠提升巷道巖層的強度，由于可以進行微量的伸縮，起到一定的緩沖作用，可是，由于砌體本體具有較高的剛度，使得能夠適應(yīng)的變形量甚微，故不適合于變形量較大的軟巖巖層巷道。該方式還存在一定弊端，即支護作業(yè)進度較慢，施工者作業(yè)強度大。

3.3 U型鋼可縮性支架支護。U型鋼可縮性支架支護適合支護膨脹性巖層、斷層破碎帶。此支架具有可伸縮性能，具備良好的支撐力。當(dāng)支架受壓變形后，對原載荷起到一個卸壓的作用，支架負荷下降。然而，U型鋼支架應(yīng)用于巷道支護中，其支撐性能無法充分體現(xiàn)。原因在于：在巷道開挖和支護作業(yè)時，不可避免地在支架后方出現(xiàn)深淺不一的凹坑，凹坑使得支架與巖層貼合不充分。

3.4 錨噴支護。普遍認為錨桿及其聯(lián)合支護是最優(yōu)支護。一般把錨桿支護當(dāng)做主動支護，并非所有的錨桿都是主動支護作用。主、被動支護的主要區(qū)分是：支護構(gòu)件對巖層的支撐力是否為錨桿主動給予的。安裝錨桿的時候，需要施加足夠的預(yù)緊作用力，以便去除支護構(gòu)件的初始位移量，同時給巖層施加預(yù)緊作用力，緩沖了部分應(yīng)力。

4 支護對策

（1）科學(xué)設(shè)計巷道布局。在規(guī)劃初期認真勘察，熟悉巖層特性，優(yōu)選巷道方位，盡可能避開高應(yīng)力區(qū)。（2）斷面定形要合理，參考巷道上方壓力、兩側(cè)壓力，優(yōu)化巷道位置及方向。對巷道上方壓力大、巷道兩側(cè)壓力低、巷道下方壓力微弱，此時，推薦使用直墻半圓拱斷面；對巷道巖層質(zhì)地軟、巖層含膨脹性物質(zhì)、巷道上方和兩側(cè)壓力比較高，巷道下方還有一定壓力。（3）適度提升巷道圍巖強度。軟弱巖層最為可靠的支護技術(shù)是錨桿和注漿。兩種方法都能有效生成巖層加固的承載范圍，最大程度上依靠巖層的自承力，阻止巖層的流動性。（4）護表力適度加大，強化巖層外表強度。巖層外表完好度好壞直接影響支護效果，要想支護效果好，必須保證有效提升巖層外表完整度?？茖W(xué)施工完善巖層表面強度（如噴漿法、設(shè)網(wǎng)法等），優(yōu)化巖層受力狀況，加大巷道巖層強度，保證巷道安全穩(wěn)定。（5）使用剛?cè)嵯噍o的整體支護結(jié)構(gòu)。最大程度加大巷道巖層的自承受力。（6）適當(dāng)提高錨桿支護的預(yù)緊力，竭力實現(xiàn)主動支護。錨桿需要承受較大的預(yù)緊力，所以錨桿必須有好的剛度。單一錨桿對巖層作用力面積小，作用于巖層的范圍小，想要作用于大范圍的巖層，可以使用托板、鋼帶、金屬網(wǎng)等構(gòu)件把錨桿的作用力擴散，以實現(xiàn)高效優(yōu)良支護。

5 結(jié)語

文章主要對目前煤礦軟巖巷道掘進支護工作中的支護原則及技術(shù)的應(yīng)用進行分析，支護類型主要有整體剛性支護、剛性支護加柔體墊層支護、U型鋼可縮性支架支護、錨噴支護等幾種，在實際施工作業(yè)開展時要結(jié)合工程實際情況合理選擇。筆者結(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗對軟巖支護工作進行全面的控制，做好全面的施工管理工作保證施工組織體系完善，提升施工質(zhì)量，從不同的方面來解決軟巖巷道掘進支護施工中的難題。

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