軟巖巷道頂板支護(hù)技術(shù)探析

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軟巖巷道頂板支護(hù)技術(shù)探析

張文健
（山西陽泉郊區(qū)和泰煤業(yè)有限公司，山西 陽泉 045000）

摘 要：本文在歸納了現(xiàn)階段煤礦軟巖巷道支護(hù)方式的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前軟巖巷道的特點(diǎn)及問題，針對煤礦軟巖巷道高應(yīng)力，大變形的特點(diǎn)，提出了一種相對實(shí)用的新奧法施工技術(shù)，并對這種方式的優(yōu)勢作了簡要的說明，為煤礦軟巖巷道的支護(hù)提供了可行性強(qiáng)的有效方式。

關(guān)鍵詞：軟巖巷道；頂板支護(hù)技術(shù)；探析

0　引言

目前，我國工程學(xué)在煤礦軟巖技術(shù)方面的理論已取得了顯著發(fā)展。然而隨著我國各地煤炭資源的大力開發(fā)，煤炭開采深度加深，使得大部分井下巷道的圍巖呈現(xiàn)出膨脹性，強(qiáng)流變性，低強(qiáng)度性的特點(diǎn)，這些處于越來越高地應(yīng)力環(huán)境中的巷道無形中加大了巷道支護(hù)難題，從而增加了開采作業(yè)的難度。因而，研究應(yīng)對高地應(yīng)力軟巖巷道的支護(hù)技術(shù)已迫在眉睫。

1　軟巖巷道頂板支護(hù)的關(guān)鍵方面

（1）支護(hù)點(diǎn)嚴(yán)重破壞和圍巖變形。在掘進(jìn)巷道之后，圍巖由于擠壓存在較大的變形，碰水膨脹的礦物質(zhì)成分涵蓋于巖石當(dāng)中，存在非常大的膨脹作用，這會嚴(yán)重地破壞支護(hù)構(gòu)造。（2）脫落的頂板碎塊會傷及到人，軟巖的承壓性能比較低，爆破而形成的震波非常容易導(dǎo)致片幫和冒頂，這樣一來，在進(jìn)行支護(hù)的時候較為困難。（3）圍巖的穩(wěn)定性差，難以進(jìn)行支護(hù)施工，這不利于通風(fēng)、礦井運(yùn)輸、行人的安全性。

2　軟巖巷道掘進(jìn)礦壓的顯現(xiàn)

軟巖底層存在于坡底煤礦當(dāng)中，頂板的作業(yè)存在比較大的困難。為了有效地控制軟巖底層頂板支護(hù)，應(yīng)當(dāng)有針對性地選用支護(hù)構(gòu)造，且根據(jù)礦井作用于位置的差異性，檢測支護(hù)構(gòu)造以及試驗(yàn)墻抬梁、錨網(wǎng)、金屬支架、直墻半圓拱等一系列的支護(hù)方式，且探究其適用的范圍。借助拱形棚和錨網(wǎng)的聯(lián)合支護(hù)方式，基本不會破壞巷道。其中，煤礦軟巖巷道的變形特點(diǎn)是：

（1）變形出現(xiàn)破壞的情況，速度非常之快，較難進(jìn)行預(yù)防，會嚴(yán)重地危害礦井。（2）膨脹壓力太大會嚴(yán)重地?fù)p壞底鼓。煤層頂?shù)装宓膰鷰r構(gòu)造是粉砂質(zhì)和泥巖，非常地容易出現(xiàn)膨脹移位的情況，支護(hù)體上存在較大的膨脹力，首先在底鼓出現(xiàn)，之后造成墻拱的變形，在最后的時候會對礦井構(gòu)成破壞。（3）在巷道開始成為崗巷的情況下，受到擠壓和膨脹的軟巖會出現(xiàn)變形的情況，且并非迅速地出現(xiàn)，而是在一段時間之后才開始變形，在最后的時候會造成礦井的坍塌。（4）較難協(xié)調(diào)圍巖與支架之間。在對巷道進(jìn)行開挖的情況下，圍巖會受到擠壓、流變、膨脹、松弛等的位移影響。為了避免圍巖的變形，需要確保支架的強(qiáng)度和柔性足夠。為此，難以探究適宜的支架進(jìn)行進(jìn)行完善。（5）如果礦井圍巖失去穩(wěn)定性，那么巷道會受到非常嚴(yán)重的破壞，倘若不可以實(shí)時地進(jìn)行加固，那么可能會報廢。

3　軟巖巷道頂板支護(hù)技術(shù)

3.1頂板自承性能的提升

不管借助怎樣的支護(hù)構(gòu)造方式，都應(yīng)當(dāng)盡量地借助光面爆破對巷道進(jìn)行掘金，借助的支護(hù)方式是錨噴，進(jìn)而最大程度地確保圍巖的穩(wěn)定性與完整性，以及使圍巖原巖應(yīng)力的擾動以及上覆巖層的松弛壓力降低，有效地激發(fā)圍巖的自承能力，確保支護(hù)體與圍巖一起進(jìn)行承載。

3.2盡可能地對流變進(jìn)行控制，確保穩(wěn)定和長期的支護(hù)

在掘進(jìn)軟巖巷道的時候應(yīng)當(dāng)注意頂板的松軟，需要短掘短砌，在掘金巷道之后，迅速地實(shí)施永久支護(hù)，這種情況下軟巖由于流變膨脹會出現(xiàn)非常大的變形，會導(dǎo)致剛性支護(hù)構(gòu)造在缺少一定強(qiáng)度的情況而破壞。并且，如此的支護(hù)構(gòu)造禁止受到些許的變形，如果出現(xiàn)開裂的情況，那么會失去作用，這就需要大面積地進(jìn)行返修。針對軟巖巷道來講，應(yīng)當(dāng)實(shí)時地進(jìn)行支護(hù)，從而對圍巖進(jìn)行封閉，防止圍巖的吸水風(fēng)化而出現(xiàn)膨脹，也非常有必要對擴(kuò)大圍巖流變的情況進(jìn)行抑制。這種情況下，借助臨時性的錨噴支護(hù)是非常有效的措施，再借助支護(hù)構(gòu)造、圍巖壓力、巷道變形收斂的互相影響，探究適宜軟巖不禁止的臨時性支護(hù)變形范圍之內(nèi)開展永久性支護(hù)的最為理想的時間。

3.3注重協(xié)調(diào)支架強(qiáng)度、圍巖的釋壓和讓壓

在多年的施工和生產(chǎn)實(shí)踐之后，能夠明確的是，在軟巖巷道的施工過程中，通過剛性支架構(gòu)造對圍巖的來壓以及變形進(jìn)行承受常常會失敗，以及需要重復(fù)地維修，這會導(dǎo)致投資的浪費(fèi)。只有借助初柔性后剛性的支護(hù)構(gòu)造，才可以緩和初掘巷道之后的圍巖變形位移、構(gòu)造，以及對巷道掘砌空間的完整性進(jìn)行維護(hù)，不再需要重復(fù)地維修，能夠?qū)崿F(xiàn)理想的經(jīng)濟(jì)效益。要想支護(hù)體、圍巖的釋壓、圍巖的讓壓確保一致性，支護(hù)體的強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)足夠。并且，能夠確保圍巖在相應(yīng)的范圍之內(nèi)出現(xiàn)變形釋壓。立足于當(dāng)今的支護(hù)構(gòu)造類別而言，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用以及推廣新奧法施工技術(shù)，錨噴技術(shù)是其關(guān)鍵的施工工藝技術(shù)。

3.4應(yīng)用以及推廣采用新奧法施工技術(shù)

在以往的時候，一般借助 “一錘定音”的設(shè)計方法進(jìn)行施工，針對破壞的巷道進(jìn)行重復(fù)地維修，依舊借助原設(shè)計支護(hù)的構(gòu)造。事實(shí)證實(shí)，傳統(tǒng)的設(shè)計、施工、支護(hù)等技術(shù)較難有效地統(tǒng)一實(shí)際的要求，難以跟巖石力學(xué)的特性的改變特點(diǎn)相符合，需要實(shí)時地完善和創(chuàng)新設(shè)計、支護(hù)策略。從本質(zhì)上來講，新奧法施工技術(shù)非常重視檢測以及反饋信息，而作為新奧法施工技術(shù)的一種工藝方式的錨噴支護(hù)可以對圍巖的變形進(jìn)行有效地控制，重點(diǎn)是基于錨桿可以對巖體進(jìn)行加固，從而使巖體本身的承載性能增強(qiáng)。圍巖緊貼噴層，可以對圍巖實(shí)時地封閉，實(shí)現(xiàn)支護(hù)抗壓力的提升，確保圍巖不再受到水的侵蝕以及風(fēng)化的影響作用，且可以對巖壁的凹凸位置以及裂縫進(jìn)行充填。這樣一來，不但使圍巖的抗壓性能增強(qiáng)，而具備較高的支護(hù)強(qiáng)度。

4　結(jié)語

總起來說，巷道支護(hù)主要是控制圍巖松動圈的擴(kuò)大，采取有效方法對巷道圍巖進(jìn)行加固或替換掉破碎圍巖，再造巷道圍巖承載層，改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)。采用新奧法施工技術(shù)的一種工藝方式的錨噴支護(hù)可以對圍巖的變形進(jìn)行有效地控制，重點(diǎn)是基于錨桿可以對巖體進(jìn)行加固，從而使巖體本身的承載性能增強(qiáng)，減少圍巖變形，有效提高了軟巖支護(hù)效果。

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.127

作者簡介：張文?。?964-），男，山東汶上人，本科，采煤工程師，現(xiàn)在山西陽泉郊區(qū)和泰煤業(yè)有限公司任基建生產(chǎn)副總經(jīng)理。