煤礦軟巖巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)探討

房新亮

摘 要：在煤礦軟巖巷道的施工建設(shè)中，其掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用關(guān)系到整個(gè)巷道的穩(wěn)固性，對(duì)于保證煤礦開采人員的人身安全具有重要意義。在煤礦軟巖巷道掘進(jìn)支護(hù)施工過程中，由于軟巖強(qiáng)度低，圍巖應(yīng)力水平較高，巖層中的粘土礦物質(zhì)會(huì)吸水膨脹，影響到支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要通過提高圍巖強(qiáng)度、圍巖支護(hù)表力等方式來降低巖層變形對(duì)掘進(jìn)支護(hù)施工的影響，目前普遍采用的軟巖巷道支護(hù)技術(shù)錨桿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)與錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)，需要根據(jù)煤礦開采區(qū)域的地質(zhì)特點(diǎn)來選擇合適的掘進(jìn)支護(hù)方式。

關(guān)鍵詞：煤礦 軟巖巷道 掘進(jìn) 支護(hù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）10（a）-0049-02

我國(guó)煤礦資源豐富，大部分都是通過井工開采的方式獲得。井工開采煤礦其技術(shù)要求較高，開采不合理會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)以及水文條件造成毀滅性的破壞，而且會(huì)威脅到采礦人員的生命安全。近年來，煤礦開采事故頻發(fā)，主要事故類型為頂板災(zāi)害，由于開采技術(shù)不到位，開采方案設(shè)計(jì)不合理，隨著開采面積的擴(kuò)大，煤層上面的頂板巖層失去支撐，在上覆巖層壓力的作用下就會(huì)發(fā)生變形，若無法及時(shí)支護(hù)或支護(hù)強(qiáng)度不夠，工作面頂板巖層將斷裂而冒落，造成人員傷亡[1]。因此，煤礦軟巖巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的發(fā)展與煤礦開采的安全性息息相關(guān)。

1 煤礦軟巖巷道掘進(jìn)支護(hù)施工

1.1 煤礦軟巖巷道掘進(jìn)支護(hù)難點(diǎn)

在煤礦軟巖巷道掘進(jìn)支護(hù)施工過程中，由于地下巖層的構(gòu)造特點(diǎn)和地質(zhì)特性，會(huì)給施工帶來一定的難度，主要有以下幾點(diǎn)：（1）軟巖強(qiáng)度低，巖體易破碎，難以確保巖體支護(hù)的穩(wěn)定性。煤礦區(qū)域的軟巖多為泥巖、砂質(zhì)泥巖以及炭質(zhì)泥巖，其強(qiáng)度較低，呈節(jié)理發(fā)育狀態(tài)，受力易變形破碎，難以進(jìn)行支護(hù)施工；（2）圍巖應(yīng)力水平較高，使巖層轉(zhuǎn)變?yōu)檐泿r狀態(tài)。隨著煤礦巷道開采深度的增加，巷道集中應(yīng)力不斷加大作用于圍巖，使其穩(wěn)定性降低；（3）煤礦開采區(qū)巖層中包含有多種粘土礦物質(zhì)，吸水性強(qiáng)，遇水膨脹，在掘進(jìn)過程中需展開有效的防水措施，以防在之后的開采過程中巖體雨水膨脹而坍塌[2]。

1.2 軟巖巷道掘進(jìn)施工要點(diǎn)

根據(jù)對(duì)巖層變化特點(diǎn)及地址構(gòu)造的分析，可以通過優(yōu)化施工方案的方式解決施工過程中存在的難點(diǎn)。具體措施如下：（1）精確把握施工時(shí)間，在施工過程中，軟巖強(qiáng)度過低是一大難點(diǎn)，而除了本身巖層穩(wěn)定性低以外，圍巖應(yīng)力升高導(dǎo)致其強(qiáng)度降低也是主要原因，在施工過程中圍巖有一段較短的自穩(wěn)時(shí)間，因此制定施工方式必須充分考慮圍巖的自穩(wěn)時(shí)間，嚴(yán)格掌控施工時(shí)間；（2）優(yōu)化巷道位置，在煤礦開采前，必須對(duì)周圍巖層的種類及分布進(jìn)行細(xì)致的地質(zhì)勘探，合理設(shè)計(jì)巷道的掘進(jìn)路線，盡量避開強(qiáng)度低的巖層，根據(jù)各個(gè)巖層的分布位置和地質(zhì)特性來計(jì)算巷道應(yīng)力大小和方向，避開高應(yīng)力區(qū)；（3）選擇合理的支護(hù)斷面，目前在煤礦軟巖巷道的支護(hù)斷面的施工中普遍會(huì)采用直墻半圓拱斷面，具有橢圓形和馬蹄形兩種，需要根據(jù)巖層的受力分析和巷道尺寸進(jìn)行分析選擇，盡量提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，避免多次維修影響煤礦的開采；（4）提高圍巖強(qiáng)度，軟巖輕度低是巷道掘進(jìn)支護(hù)施工的一大難點(diǎn)，在實(shí)際施工過程中人們通常會(huì)采用錨桿和注漿的方式來形成承載圈對(duì)圍巖進(jìn)行加固，發(fā)揮其自承能力，提高其強(qiáng)度；（5）提高圍巖支護(hù)表力，軟巖巷道的支護(hù)效果與巖層表面的完整性呈正比，在施工過程中可以通過速噴水泥漿以及錨桿施加預(yù)應(yīng)力的方式來改善圍巖的受力狀態(tài)，增強(qiáng)圍巖強(qiáng)度，保證巷道的穩(wěn)固；（6）剛?cè)岵?jì)，在保證支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)降低巖層壓力，軟巖巷道具有易變性和塑性流動(dòng)的特點(diǎn)，支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)因充分考慮到圍巖的變性，盡量提高圍巖的自承能力，使得支護(hù)結(jié)構(gòu)根據(jù)應(yīng)力的大小以及巖層的輕度進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖寜?、卸壓，或者進(jìn)行有效的巖層加護(hù)。

2 煤礦軟巖巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

2.1 巖巷掘進(jìn)技術(shù)

隨著機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，目前煤礦軟巖巷道的掘進(jìn)普遍采用機(jī)械作業(yè)，以傳統(tǒng)的鉆爆法為主，主要機(jī)械化作業(yè)線有氣腿式鑿巖機(jī)配耙斗式（或鏟斗式）裝巖機(jī)、液壓鉆車配側(cè)卸裝巖機(jī)以及液壓鉆車配履帶式挖掘裝卸機(jī)[3]。機(jī)械化作業(yè)相對(duì)于人工掘進(jìn)而言，工作效率大大提升，降低了人們的工作力度，大大縮短了煤礦巷道的挖掘建設(shè)時(shí)間。

在煤礦軟巖巷道掘進(jìn)前，需要對(duì)巷道的掘進(jìn)路線、巷道周圍巖層特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，根據(jù)巖層的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，結(jié)合工地現(xiàn)有施工設(shè)備，選擇合適的機(jī)械設(shè)備及掘進(jìn)方式。主要采用的掘進(jìn)方式有綜掘機(jī)掘進(jìn)與鉆爆法掘進(jìn)，各有優(yōu)點(diǎn)，其中鉆爆法常用于堅(jiān)硬巖層的掘進(jìn)，而綜掘機(jī)掘進(jìn)其平均速度快，開掘出的巷道外壁光滑利于支護(hù)，支護(hù)構(gòu)架與圍巖緊緊貼合，其承載力較大。在掘進(jìn)過程中，鉆爆法掘進(jìn)需采用濕式鑿巖防塵，而綜掘機(jī)掘進(jìn)需采取濕式除塵風(fēng)機(jī)除塵。

2.2 軟巖巷道支護(hù)技術(shù)

在煤礦軟巖巷道的掘進(jìn)支護(hù)施工過程中，通常的施工過程為初次支護(hù)、二次支護(hù)以及地板支護(hù)管理，必須嚴(yán)格按照支護(hù)施工規(guī)范進(jìn)行操作，綜合分析巖層的受力因素，通過提高巖層強(qiáng)度和自承能力，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保巷道的強(qiáng)度。

目前，煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)施工中主要運(yùn)用到的支護(hù)技術(shù)有錨桿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)與錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)。錨注支護(hù)技術(shù)主要用于對(duì)已挖掘好的圍巖進(jìn)行噴漿封閉處理，避免其變形或風(fēng)化，隨后將注漿錨桿打入圍巖中，進(jìn)行注漿加固施工，可以改變圍巖的結(jié)構(gòu)，提高其承載能力和抗壓強(qiáng)度。錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)同樣能有效提高巖層的穩(wěn)定性和承載能力，保證巖體的整體性，在具體施工過程中的具體技術(shù)有U型鋼錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)以及砌碹技術(shù)，具有及時(shí)有效、緊密性高、柔性好的特點(diǎn)[4]。在施工過程中，通常會(huì)根據(jù)巷道巖層的分布來選擇合適的支護(hù)系統(tǒng)，比如，高應(yīng)力軟巖選擇強(qiáng)力錨桿組合支護(hù)系統(tǒng)，易破碎軟巖選擇錨注一體化支護(hù)系統(tǒng)，而低強(qiáng)度高膨脹性軟巖會(huì)選擇錨噴支護(hù)與混凝土整體碹復(fù)合支護(hù)系統(tǒng)，不同的巷道分段可選擇不同的支護(hù)體系。

3 結(jié)語

近年來，煤礦事故頻發(fā)，大量小煤礦由于安全生產(chǎn)條件不齊全而關(guān)閉，引起了人們對(duì)于煤礦生產(chǎn)安全技術(shù)研究的重視。煤礦事故中頂板災(zāi)害為主要事故類型，其發(fā)生原因與煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)施工過程有關(guān)，煤礦巖層地質(zhì)構(gòu)造錯(cuò)綜復(fù)雜，軟巖強(qiáng)度低，圍巖應(yīng)力會(huì)隨著巷道的深入挖掘而增加，會(huì)影響到整個(gè)巷道的穩(wěn)固。因此在施工過程中，必須對(duì)煤礦開采區(qū)的巖層分布及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致的勘測(cè)，選擇合理的掘進(jìn)路線，設(shè)計(jì)合理的支護(hù)構(gòu)架，一次支護(hù)到位，避免巖層變形而造成的二次支護(hù)與巷道維修，確保煤礦開采人員的安全性。

參考文獻(xiàn)

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