淺析煤礦軟巖巷道工程支護(hù)

侯華營(yíng)

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的不斷改革與創(chuàng)新，煤礦行業(yè)發(fā)展得到了質(zhì)的飛躍。煤礦企業(yè)要想最大化滿足社會(huì)對(duì)于煤炭資源的需求，創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，就必須保障煤礦生產(chǎn)過程的安全性。巷道工程支護(hù)工作作為煤礦軟巖巷道開采過程的重中之重，是一個(gè)必不可少的關(guān)鍵部分，煤礦企業(yè)要不斷加強(qiáng)軟巖巷道的支護(hù)維護(hù)工作，采取先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)，有效提高巷道支護(hù)的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)煤礦安全穩(wěn)定地高效生產(chǎn)。該文將進(jìn)一步對(duì)煤礦軟巖巷道工程支護(hù)展開分析與探討。

關(guān)鍵詞：煤礦軟巖巷道 工程支護(hù) 技術(shù)實(shí)施

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）02（b）-0040-02

當(dāng)前是一個(gè)經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代，煤礦行業(yè)的發(fā)展要與時(shí)俱進(jìn)，跟上時(shí)代前進(jìn)腳步。煤礦企業(yè)在對(duì)軟巖巷道進(jìn)行開采作業(yè)時(shí)，必須高度重視到開采的安全可靠性，要事先做好巷道工程支護(hù)建設(shè)工作。軟巖工程實(shí)質(zhì)是指與塑性大變形工程巖體相關(guān)的巖體工程，比如軟巖隧道工程、軟巖邊坡工程以及軟巖巷道工程等。眾所周知，煤礦作為一項(xiàng)高危險(xiǎn)的行業(yè)，它的地質(zhì)環(huán)境直接決定了工程建設(shè)的難度，軟巖巷道工程支護(hù)問題一直給煤礦企業(yè)的正常煤礦開采帶來了嚴(yán)重的影響。伴隨著社會(huì)煤礦開采力度的不斷增大，煤礦開采環(huán)境也變得越來越復(fù)雜，軟巖礦井?dāng)?shù)量急劇上升，煤礦企業(yè)要充分利用軟巖巷道工程支護(hù)技術(shù)，不斷提高支護(hù)工作質(zhì)量，促進(jìn)企業(yè)和諧穩(wěn)定的發(fā)展。

1 當(dāng)前煤礦軟巖巷道工程支護(hù)存在的主要問題

1.1 軟巖巷道變形破壞的特征

軟巖巷道受到變形破壞的特征主要包括了以下幾個(gè)方面： （1）軟巖巷道變形表現(xiàn)出的是蠕變變形3個(gè)階段的變化規(guī)律，同時(shí)具備了顯著的效益。例如在開始階段，巷道來壓塊、變形量較大，軟巖巷道的自問能力偏低[1]，煤礦企業(yè)要是不在此階段對(duì)其進(jìn)行支護(hù)維護(hù)工作，就會(huì)導(dǎo)致巖快直接掉落，從而引起巷道產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞性。如果相關(guān)工作人員不根據(jù)軟巖巷道的變形特點(diǎn)，一味利用鋼性支架進(jìn)行支護(hù)，這樣也無法達(dá)到支護(hù)的效果，會(huì)導(dǎo)致支架被壓壞，巷道會(huì)出現(xiàn)垮落現(xiàn)象；（2）軟巖巷道通常呈現(xiàn)為環(huán)向受壓，并且是非對(duì)稱，煤礦企業(yè)在對(duì)軟巖巷道進(jìn)行掘進(jìn)開挖后，不只是巷道頂板容易發(fā)生冒落問題，底板也會(huì)發(fā)生劇烈的底鼓現(xiàn)象，一旦工作人員不及時(shí)采取有效的控制措施，就會(huì)導(dǎo)致底板產(chǎn)生嚴(yán)重底鼓，同時(shí)引起兩幫的破壞；（3）軟巖巷道的變形程度會(huì)隨著開采礦井的深度加大而變大，在不同區(qū)域的開采礦區(qū)，會(huì)有著不同的地質(zhì)環(huán)境條件，它們都具備了一個(gè)軟化臨界深度，一旦大于臨界深度，就會(huì)進(jìn)一步提高煤礦企業(yè)的支護(hù)難度；（4）軟巖的吸水和失水都會(huì)引起軟巖巷道產(chǎn)生膨脹變形破壞以及泥化破壞。

1.2 軟巖巷道支護(hù)存在的相關(guān)問題

軟巖巷道的支護(hù)問題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）支護(hù)人員未能嚴(yán)格按照圍巖變形的實(shí)際破壞機(jī)理采取支護(hù)手段，要想保證支護(hù)過程與圍巖變形過程的協(xié)調(diào)配合，就必須事先展開對(duì)圍巖變形機(jī)理的深入調(diào)查分析，這樣才能正確地選擇好支護(hù)時(shí)間、支護(hù)參數(shù)以及支護(hù)類型；（2）支護(hù)的采用對(duì)策，由于煤礦的軟巖巷道與硬巖巷道變形破壞特征是存在明顯的區(qū)別的，支護(hù)技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)軟巖巷道的變形特點(diǎn)，有針對(duì)性地選擇支護(hù)對(duì)策，而不是一味地選擇常規(guī)的支護(hù)手段與方法；（3）支護(hù)參數(shù)。支護(hù)參數(shù)的合理選擇作為維持巷道安全穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一，支護(hù)人員要注重參數(shù)的合理選擇，不能按照傳統(tǒng)的觀念，一直沿用工程類比法，因?yàn)橐坏┟鎸?duì)地質(zhì)條件較為復(fù)雜的軟巖巷道，該項(xiàng)方法就不能滿足支護(hù)的相關(guān)要求，容易發(fā)生煤礦安全事故[2]。

2 煤礦軟巖巷道支護(hù)技術(shù)的研究探討

2.1 軟巖巷道支護(hù)的主要措施

煤礦企業(yè)在對(duì)軟巖巷道展開支護(hù)工作前，必須對(duì)該工程區(qū)域展開詳細(xì)的調(diào)查和分析，不能只是采取常規(guī)的支護(hù)方法和措施，要按照工程的實(shí)際需求，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)支護(hù)方案。

（1）相關(guān)工作人員要加強(qiáng)噴層或者網(wǎng)的剛度和強(qiáng)度，要合理在某些薄弱環(huán)節(jié)，融入錨梁支護(hù)，這樣才能夠有效提高圍巖表面的約束能力，防止巷道破碎區(qū)朝著縱深方向發(fā)展。

（2）支護(hù)人員要適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)實(shí)際情況采取二次支護(hù)，要保證二次支護(hù)具備足夠的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)一次支護(hù)的柔性。只要保證軟巖巷道不會(huì)失去穩(wěn)定性的前提條件下，我們可以讓圍巖出現(xiàn)較大的變形，使其充分地釋放出能量。此外，支護(hù)體后期要具備一定的剛度和強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖與支護(hù)過量變形的有效控制管理。

（3）有效完成軟巖巷道后壁支護(hù)，工作人員要使用全長(zhǎng)錨固全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿，這樣可以提高圍巖自承圈的厚度，達(dá)成后壁的支護(hù)工作。接著，支護(hù)人員還必須對(duì)錨索進(jìn)行加固工作，因?yàn)檎ｅ^索的長(zhǎng)度都會(huì)比較大，它可以深入到深部較穩(wěn)定的巖層中，有效避免圍巖出現(xiàn)有害變形，能夠優(yōu)化圍巖的受力狀態(tài)，只要通過提高圍巖自承圈的厚度，就可以完成后壁的支護(hù)工作。支護(hù)技術(shù)人員可以通過改變支護(hù)結(jié)構(gòu)，在煤礦軟巖巷道的兩底腳加入斜拉錨桿或者是巷道底板開挖成反底拱形，同時(shí)增加錨梁支護(hù)，這樣就能夠有效產(chǎn)生完整封閉的支護(hù)整體。

（4）支護(hù)人員要想有效降低圍巖的破壞，增大圍巖的強(qiáng)度，提高圍巖的自承能力。就必須首先推廣光面爆破，減少圍巖的震動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖環(huán)向裂縫的有效控制，最大程度上維持圍巖的整體強(qiáng)度。然后是要最大可能地保持軟巖巷道周圍的光滑平整，防止巷道出現(xiàn)應(yīng)力過于集中的問題，最后是要優(yōu)先使用膨脹材料充滿錨桿孔，有效形成全長(zhǎng)錨固[3]。

2.2 煤礦軟巖巷道的最佳支護(hù)時(shí)間

煤礦企業(yè)在對(duì)軟巖巷道開挖掘進(jìn)之后，巷道的圍巖應(yīng)力就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，其中切向應(yīng)力會(huì)在巷壁周圍發(fā)生高度集中，從而造成這個(gè)區(qū)域的巖層屈服進(jìn)入塑性工作狀態(tài)，也就產(chǎn)生了塑性區(qū)。當(dāng)塑性區(qū)出現(xiàn)后，就會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中區(qū)從巖壁朝著縱深方向推進(jìn)，一旦它的強(qiáng)度超過了巷道圍巖屈服強(qiáng)度時(shí)，會(huì)形成嶄新的塑性區(qū)，從而重復(fù)地延伸發(fā)展。因此，煤礦企業(yè)必須高度重視此種現(xiàn)象，要及時(shí)采取有效的支護(hù)手段，防止松動(dòng)破壞區(qū)的出現(xiàn)。通常情況下，煤礦軟巖巷道塑性區(qū)的形成，對(duì)于支護(hù)體來說會(huì)具備兩個(gè)不同的力學(xué)效益。其中一個(gè)是應(yīng)力集中區(qū)朝著圍巖深部地區(qū)轉(zhuǎn)移，降低了應(yīng)力集中的破壞性，另一個(gè)則是圍巖中切向和徑向應(yīng)力的減小，有效降低了作用在支護(hù)體上的荷載力。

煤礦企業(yè)在面對(duì)高應(yīng)力的軟巖巷道支護(hù)來說，可以適當(dāng)讓其形成穩(wěn)定的塑性區(qū)，但必須堅(jiān)決杜絕非塑性區(qū)的形成發(fā)展，支護(hù)人員要科學(xué)判斷出支護(hù)的最佳時(shí)間，這樣才能在最大程度上利用好塑性區(qū)的承載能力，又能夠避免松動(dòng)破壞區(qū)的形成。因此，對(duì)于煤礦軟巖巷道的最佳支護(hù)時(shí)間的實(shí)質(zhì)就是最大程度地發(fā)揮出塑性區(qū)的承載能力，又能夠掌握了解到松動(dòng)破壞區(qū)的出現(xiàn)時(shí)間。

3 結(jié)語

綜上所述，煤礦企業(yè)要想得到穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展，保障煤礦得到安全的開采，就必須加強(qiáng)煤礦軟巖巷道的支護(hù)工作。支護(hù)技術(shù)人員必須不斷提高自身的專業(yè)知識(shí)和技能，要根據(jù)工作區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)特點(diǎn)，有針對(duì)性地展開支護(hù)工作，合理選擇支護(hù)參數(shù)和類型，運(yùn)用先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)不斷提高支護(hù)的效果，推動(dòng)煤礦企業(yè)和諧發(fā)展，創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 何滿潮.調(diào)動(dòng)深部圍巖強(qiáng)度—— 21世紀(jì)軟巖巷道支護(hù)新方向[C]//巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)第六次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集.北京：科學(xué)出版社，2012：55-58.

[2] 何滿潮，李春華，王樹仁.大斷面軟巖硐室開挖非線性力學(xué)特性數(shù)值模擬研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2012，24（4）：483-486.

[3] 何滿潮.軟巖技術(shù)現(xiàn)狀與展望：世紀(jì)之交軟巖工程技術(shù)現(xiàn)狀與展望[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2012.