煤礦深部巷道圍巖控制及支護(hù)技術(shù)研究

王安偉（安徽省淮北礦業(yè)集團(tuán)（公司）蘆嶺煤礦，安徽　宿州　234113）

煤礦深部巷道圍巖控制及支護(hù)技術(shù)研究

王安偉
（安徽省淮北礦業(yè)集團(tuán)（公司）蘆嶺煤礦，安徽宿州234113）

隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采深度的不斷增加，圍巖控制及支護(hù)技術(shù)成為深部巷道開(kāi)采的聚焦點(diǎn)。因此，本文首先簡(jiǎn)要的闡述了煤礦深部巷道圍巖條件及變形特點(diǎn)，然后重點(diǎn)分析了煤礦深部巷道圍巖穩(wěn)定性控制措施及支護(hù)技術(shù)，這對(duì)煤礦深部巷道安全作業(yè)提供了一些指導(dǎo)。

深部巷道；控制措施；支護(hù)

0　引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤炭埋深大于600米的儲(chǔ)量占到總煤炭?jī)?chǔ)量的70%以上，煤炭埋深大于1000米的儲(chǔ)量占2.95×1012噸，占總煤炭?jī)?chǔ)量的53.17%。隨著我國(guó)能源需求在進(jìn)一步增加，煤礦的開(kāi)挖深度逐漸向更深部巷道延伸。但是，由于開(kāi)采深度不斷加深，巷道圍巖條件日趨復(fù)雜，開(kāi)挖難度日趨增大，巷道圍巖控制及支護(hù)問(wèn)題日趨困難。因此，煤礦深部巷道圍巖控制及支護(hù)技術(shù)成為制約煤礦安全穩(wěn)定生產(chǎn)的最主要因素?；谶@一現(xiàn)狀，本文首先簡(jiǎn)要敘述了煤礦深部巷道圍巖條件及巷道變形的主要特點(diǎn)，繼而從圍巖強(qiáng)度和圍堰內(nèi)應(yīng)力兩方面入手，分析了煤礦深部巷道圍巖穩(wěn)定性的控制原理及相應(yīng)的圍巖支護(hù)技術(shù)措施，以保證煤礦深部開(kāi)采的有序進(jìn)行。

1　煤礦深部巷道開(kāi)采特點(diǎn)

深部巷道圍巖條件比較復(fù)雜，只有充分了解深部巷道圍巖性質(zhì)的變化才能因地制宜，進(jìn)行有效的圍巖控制。深部巷道圍巖開(kāi)采過(guò)程中會(huì)表現(xiàn)出如下特點(diǎn)：與上部圍巖相比，深部開(kāi)采巷道圍巖密度增加，圍巖變硬；開(kāi)挖前，巖體處于三向受力狀態(tài)下，由于巷道掘進(jìn)后，周圍巖石被開(kāi)挖，相當(dāng)于卸載，致使其壓力釋放，巖體容易破碎，導(dǎo)致圍巖強(qiáng)度有所下降，出現(xiàn)大量細(xì)微裂縫，圍巖軟化。開(kāi)采巷道的變形特點(diǎn)：

（1）由于巷道開(kāi)挖后，圍巖會(huì)發(fā)生卸載現(xiàn)象，巖體能量突然得到釋放，使得圍巖塑性區(qū)和破碎區(qū)范圍加大，巷道兩幫移近量大，繼而兩幫高應(yīng)力傳到底板，巷道底鼓嚴(yán)重；巷道變形易受擾動(dòng)，對(duì)外部環(huán)境影響反應(yīng)十分靈敏，外部作用發(fā)生變化變化，巷道應(yīng)力、變形均會(huì)出現(xiàn)顯著改變。（2）巷道圍巖變形的時(shí)間效應(yīng)。初期來(lái)壓時(shí)比較快、變形也非常顯著，如果不采取科學(xué)有效的支護(hù)措施，極易發(fā)生冒頂、片幫等現(xiàn)象，當(dāng)圍巖變形穩(wěn)定后，圍巖則長(zhǎng)期處于流變狀態(tài)。（3）巷道圍巖變形的空間效應(yīng)。深井巷道來(lái)壓方向大多表現(xiàn)為四周來(lái)壓，不僅是頂板、兩幫發(fā)生明顯的變形和破壞，而且底板也會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)烈的變形和破壞，如果不對(duì)底板采取有效控制措施，巷道則會(huì)發(fā)生嚴(yán)重底鼓，而強(qiáng)烈底鼓則會(huì)加劇兩幫和頂板的變形和破壞。（4）巷道圍巖變形的沖擊性。在有明顯的沖擊傾向性的巷道中，圍巖變形有時(shí)并不是連續(xù)、逐漸變化的，而是突然劇烈增加，這就導(dǎo)致了巷道斷面迅速縮小，具有強(qiáng)烈的沖擊性。

2　煤礦深部巷道圍巖控制措施

針對(duì)煤礦深部巷道圍巖穩(wěn)定性會(huì)降低這一問(wèn)題，主要是從圍巖強(qiáng)度和圍巖應(yīng)力兩方面入手進(jìn)行控制。

2.1提高深部巷道圍巖強(qiáng)度

（1）采用高強(qiáng)支護(hù)加固措施在圍巖原來(lái)的抗剪強(qiáng)度上來(lái)強(qiáng)化圍巖，嚴(yán)格控制圍巖沿原生裂隙和次生裂隙發(fā)展，通過(guò)提高支護(hù)阻力來(lái)減少圍巖變形量。（2）由于卸載作用導(dǎo)致圍巖破碎區(qū)范圍加大，在控制裂隙繼續(xù)發(fā)展的同時(shí)，可以采用水泥等高強(qiáng)度材料通過(guò)圍巖注漿的方法來(lái)填充裂隙，達(dá)到修補(bǔ)裂隙、改善圍巖布局、強(qiáng)化圍巖的目的。（3）針對(duì)巷道兩幫移近量大、巷道底鼓嚴(yán)重的現(xiàn)象，要改善以往的支護(hù)習(xí)慣，重視頂板支護(hù)的同時(shí)加強(qiáng)對(duì)兩幫及底角的支護(hù)，以降低兩幫移近量、巷道底鼓程度，維護(hù)圍巖的自身殘余強(qiáng)度。

2.2改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)

（1）深部巷道挖掘過(guò)程中，圍巖由三向受力轉(zhuǎn)為兩向受力，圍巖從本來(lái)的穩(wěn)定狀況轉(zhuǎn)變?yōu)榉欠€(wěn)定狀況。研究表明，700米～900米深度的巷道，僅表圍巖的卸載幅度大約在20MPa，巷道周圍的應(yīng)力將會(huì)增加約60MPa，因此，要盡可能回復(fù)巷道的法向應(yīng)力，改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)。（2）通過(guò)水力割縫、打卸壓孔等一系列卸壓技術(shù)，對(duì)深部巷道圍巖受到的多種形式的壓力進(jìn)行卸壓，將集中分布的荷載轉(zhuǎn)移到離巷道較遠(yuǎn)的支撐區(qū)，減小采動(dòng)支撐作業(yè)對(duì)巷道產(chǎn)生的應(yīng)力，降低作用在圍巖上的壓力。（3）此外，統(tǒng)籌規(guī)劃巷道位置，條件允許的情況下將其設(shè)在低應(yīng)力區(qū)，選擇合理的作業(yè)時(shí)間及先后順序，降低相鄰區(qū)段作業(yè)時(shí)帶來(lái)的的影響，也能夠提高巷道圍巖穩(wěn)定性。

3　煤礦深部巷道圍巖支護(hù)技術(shù)

煤礦深部巷道圍巖支護(hù)，需要在保持圍巖自身殘余強(qiáng)度、揮圍巖本身承載能力的原則上，采取相應(yīng)的措施來(lái)加強(qiáng)圍巖強(qiáng)度。綜合現(xiàn)有實(shí)例及資料研究，本文提出了值得注意的幾點(diǎn)煤礦深部巷道圍巖錨桿支護(hù)技術(shù)措施：（1）采用錨桿錨噴支護(hù)技術(shù)，錨桿能夠?qū)鷰r起到相應(yīng)的支撐作用，主動(dòng)對(duì)圍墻產(chǎn)生加固效果，且能夠充分維護(hù)圍巖自身的承載能力，同時(shí)噴射混凝土能夠?qū)ο锏乐苓呥M(jìn)行隔離，降低外部因素對(duì)圍巖強(qiáng)度的影響。（2）采取高強(qiáng)度、大延伸量錨桿支護(hù)，高強(qiáng)度錨桿能夠?qū)鷫ζ鸬捷^大的支護(hù)阻力，而大延伸量的錨桿允許圍巖存在可控制范圍內(nèi)的變形，從而降低圍巖應(yīng)力。（3）研究利用圍巖支護(hù)新技術(shù)。在原有支護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，將高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力、錨索、讓壓等多種支護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，探索出易施工、性能好、經(jīng)濟(jì)合理的新技術(shù)，不斷進(jìn)行支護(hù)創(chuàng)新和優(yōu)化。

4　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)煤礦開(kāi)采向深處巷道發(fā)展的現(xiàn)狀，做好圍巖控制及支護(hù)技術(shù)成為煤礦安全穩(wěn)定生產(chǎn)不可小覷的重要環(huán)節(jié)，具有重要的研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。因此不斷在實(shí)踐中尋找有利的解決措施，積極尋求對(duì)煤礦深部圍巖穩(wěn)定性控制的有效途徑，改善支護(hù)設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)支護(hù)新技術(shù)的研究利用，才能保證煤礦深部巷道作業(yè)安全進(jìn)行，進(jìn)而保證整個(gè)煤炭企業(yè)的繁榮發(fā)展。

［1］何滿潮，謝和平，彭蘇萍等.深部開(kāi)采巖體力學(xué)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24（16）：2803-2814.

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［4］柏建彪，侯朝炯，杜木民等.復(fù)合頂板極軟煤層巷道錨桿支護(hù)技術(shù)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2001，20（01）：53-56.

［5］賀永年，張農(nóng)，楊米加等.巷道滯后注漿加固與滯后時(shí)間分析［J］.煤炭學(xué)報(bào)，1996，21（03）：240-244.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.069

王安偉（1987-），男，安徽宿州人，本科，助理工程師，主要從事設(shè)計(jì)與技術(shù)管理工作。