煤礦軟巖巷道錨網(wǎng)噴架聯(lián)合支護(hù)技術(shù)研究

摘 要：首先，對軟巖巷道的特征進(jìn)行了闡述；其次，總結(jié)了煤礦巷道支護(hù)面臨的困難；最后，結(jié)合實例對錨網(wǎng)噴架聯(lián)合支護(hù)在工程中的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望文中內(nèi)容對相關(guān)工作人員能夠有所幫助。

關(guān)鍵詞：軟巖巷道；聯(lián)合支護(hù)；巷道質(zhì)量

中圖分類號：TD353.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0162-02

近幾年隨著我國煤礦煤炭資源資源開力度的不斷加強(qiáng)，煤礦開采不斷加深，導(dǎo)致巷道出現(xiàn)流變性，巷道的強(qiáng)度降低，這在一定程度上增加了煤礦開采過程中，巷道支護(hù)的難度。由此可見，在煤礦開采過程中，針對軟巖巷道支護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究已經(jīng)迫在眉睫。

1 軟巖巷道的特征

1.1 圍巖底鼓明顯

巷道圍巖的強(qiáng)度較低，結(jié)構(gòu)松軟，導(dǎo)致危巖無法支撐覆巖層的具體重量，此時受低壓作用影響，圍巖以垂直變形為主，底鼓則是垂直變形中的關(guān)鍵[1]。因此，松軟巖巷道中，壓力主要來自四周，底鼓現(xiàn)象十分明顯，而針對堅硬的圍巖來說，支架承受的圍巖的壓力主要來自頂板。

1.2 自穩(wěn)時間短

通過大量的工程實際經(jīng)驗來看，軟巖巷道的自穩(wěn)時間最多只有幾十小時。在煤礦具體開采過程中，巷道的來壓速度較快，也就是說，要想確保巷道中的圍巖不會出現(xiàn)冒落現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行支護(hù)，或者采取超前支護(hù)。

1.3 圍巖變形量大

圍巖變形量大是軟巖圍巖的一項最重要特征，同時圍巖在發(fā)生變形時，變形的速度相對較快，持續(xù)時間長，一些變形會超過半年，并且具體變形難以確定，這都增加了圍巖的支護(hù)難度[2]。

2 煤礦巷道支護(hù)面臨的困難

煤礦巷道支護(hù)過程中面臨的困難主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）巷道穩(wěn)定性對支護(hù)參數(shù)的具體選擇要求較高，一般來說，支護(hù)參數(shù)的參數(shù)主要依據(jù)工程的具體類型而定。針對普通的地質(zhì)條件，在具體施工中，可以通過工程類比法，完成對支護(hù)參數(shù)的確定，但是，針對一些地質(zhì)情況復(fù)雜的工程，該方法則無法取得理想的結(jié)果。

（2）巷道支護(hù)值是與圍巖變形相互協(xié)調(diào)的一個過程，巷道支護(hù)設(shè)計前，要充分了解圍巖的變形機(jī)理，只有這樣才能選擇合適的軟巖巷道支護(hù)形式，最終選取最為理想的支護(hù)參數(shù)，明確支護(hù)的最佳時機(jī)[3]。

（3）巷道支護(hù)過程中，要依據(jù)巷道遭受到破壞的具體性質(zhì)，具有針對性的選擇相應(yīng)的巷道支護(hù)對策，尤其在巷道支護(hù)過程中，要分開軟巖和硬巖兩種不同類型的巷道，確保最終選擇的支護(hù)方式的合理性。

3 錨網(wǎng)噴架聯(lián)合支護(hù)在工程中的具體應(yīng)用

3.1 工程概況

假設(shè)巷道凈斷面是一個直墻半圓拱形，半圓拱的拱高為2.85m，而直墻部分的高度為1.60m。重點(diǎn)是對工程的圍巖情況進(jìn)行分析，拱頂和底板為巖層還是煤層，巖層主要成分為細(xì)粒砂巖、粉砂巖還是砂質(zhì)泥巖，或者為中粗粒砂巖。依據(jù)巖體力學(xué)測試結(jié)果，判斷圍巖是否處于Ⅳ～Ⅴ級之間，巖體的軟化系數(shù)在0.15～0.27之間，就是是典型的工程軟巖。

3.2 軟巖巷道支護(hù)原理

軟巖工程巷道支護(hù)難度較大，在實際支護(hù)過程中采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)起到的效果十分有限。實踐經(jīng)驗表明，在支護(hù)期間，采用U型剛可塑性支架，具有增阻速度塊，支護(hù)強(qiáng)度高等多項優(yōu)點(diǎn)。尤其是在富水性較強(qiáng)的膨脹性軟巖巷道中，采取支架聯(lián)合支護(hù)，能夠克服錨網(wǎng)索噴支護(hù)在具體應(yīng)用過程中存在的各項不足，在具體支護(hù)過程中，可以充分釋放圍巖變形能力，逐漸發(fā)揮支架工作阻力，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)整體剛度，上覆巖層5～10m范圍內(nèi)有砂巖老頂，再增加錨索支護(hù)，解決該工程巷道支護(hù)過程中面臨的難題。

3.3 圍巖塑性特征

在具體支護(hù)過程中，支護(hù)期間采用的U型鋼支架與圍巖會發(fā)生相互作用，通過該方式使可塑支架起到軟性支護(hù)效果，通過該方式為圍巖提供良好的支護(hù)阻力，從而使圍巖開挖后，單向或二向受力情況發(fā)生改變，最終變?yōu)槿蚴軌籂顟B(tài)，同時在巷道具體支護(hù)期間，應(yīng)用的錨桿主動發(fā)揮了支護(hù)作用。兩者相互聯(lián)合，在一定程度上很好的抑制圍巖塑性的大小和范圍[4]。錨網(wǎng)噴索架聯(lián)合支護(hù)在具體應(yīng)用過程中，對工作面圍巖塑形變形能夠起到一定的抵抗作用，從而提高圍巖巷道穩(wěn)定性。

3.4 鋼支架的具體受力情況

通過對錨網(wǎng)噴架聯(lián)合支護(hù)下鋼支架發(fā)生的具體變化情況進(jìn)行分析，鋼支架最大彎矩值約為4.65kN·m，該彎矩位于墻體兩側(cè)，這一現(xiàn)象表明，受軟弱圍巖作用影響，U型鋼可塑支架與錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)兩者共同形成的支護(hù)體系，使支護(hù)結(jié)構(gòu)在具體應(yīng)用過程中的剛度都得到了顯著提高，這也就抑制了圍巖收斂變形情況的發(fā)生，提高了巷道自身的穩(wěn)定性。

3.5 監(jiān)測與分析

3.5.1 檢測巷道表面圍巖情況

進(jìn)行巷道挖掘后，設(shè)置三個觀測面，觀測與掘進(jìn)工作的面的距離分別為12m、24m、36m，對圍巖表面發(fā)生的變形情況進(jìn)行詳細(xì)觀測。通過觀測可以發(fā)現(xiàn)，軟巖圍巖底板移近量超過了左右兩幫收斂量。分析數(shù)據(jù)表明，錨網(wǎng)噴架聯(lián)合支護(hù)被應(yīng)用到了巷道拱部和直墻，這也是兩個區(qū)域變形量較小的主要原因。在整個工程中，巷道鋪底存在一定滯后性，底板巖體在遇到水后，會發(fā)生膨脹，同時受圍巖壓力影響，在巷道底部會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的起鼓變形。

圍巖前期的變形相對來說較為劇烈，整個觀測的周期為360d，前7天圍巖的變形量約占總變形量的45%，前14天的變形量占約總變形量的80%；到巷道開挖支護(hù)90d時，變形量占總變形量已經(jīng)超過95%。至此之后，雖然圍巖變形仍然呈擴(kuò)張趨勢，但是實際變形速率十分緩慢。

3.5.2 監(jiān)測受力錨桿

通過錨桿測力計對上述監(jiān)測斷面中的錨桿的具體受力情況進(jìn)行動態(tài)檢測，監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在頂板中心線，以及兩側(cè)肩窩中心點(diǎn)。采用的錨桿測力計應(yīng)當(dāng)具有一定的存儲功能，通過設(shè)置，使測量機(jī)在安裝的前72h內(nèi)，每2h讀取一次數(shù)據(jù)，72h后每24h讀取一次數(shù)據(jù)，14d后，每72h讀取一次數(shù)據(jù)，在整個監(jiān)測的時長為50d。通過監(jiān)測結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，錨桿受力數(shù)值的具體變化規(guī)律與巷道表面圍巖收斂變形規(guī)律有著相似之處，都是支護(hù)之初，數(shù)值的變化相對較快，不同之處是，72h后支護(hù)結(jié)構(gòu)處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，其穩(wěn)定早于圍巖收斂變形。各個監(jiān)測斷面頂板錨桿受力的最大值為43.5kN，該數(shù)值要比肩窩處的最大受力30.6kN大。造成該現(xiàn)象的主要原因是，兩幫上的上覆荷載小于頂板承受的荷載，由此，也充分證明錨網(wǎng)噴架支護(hù)具有明顯的支護(hù)優(yōu)勢，可以在軟巖巷道支護(hù)中進(jìn)行推廣。

4 結(jié)束語

（1）軟巖巷道具有變形快、量大、時間長等很多特點(diǎn)，這都是相關(guān)工作人員在具體分析中必須要注意的內(nèi)容。

（2）錨網(wǎng)索噴架支護(hù)應(yīng)用到軟巖巷道中，在具體開采過程中，巷道出現(xiàn)的變形破壞的主要表現(xiàn)為頂板開裂、下沉、底鼓、左進(jìn)右出現(xiàn)象，同時還會致使巷道中的斷面縮小，但是較錨網(wǎng)、錨網(wǎng)噴或架棚巷道都會有明顯的好轉(zhuǎn)，巷道服務(wù)年限明顯延長。

（3）監(jiān)測結(jié)果表明，將錨網(wǎng)噴架聯(lián)合支護(hù)方法的應(yīng)用，對圍巖的變形能夠起到一定的抑制作用，對于確保巷道長期穩(wěn)定性來說有著重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]魏 標(biāo).煤礦軟巖巷道支護(hù)探究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（18）：110.

[2]韓青松.煤礦井下軟巖巷道支護(hù)技術(shù)探析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（07）：53.

[3]王連國，陸銀龍，孫小康.軟巖巷道錨注支護(hù)智能設(shè)計專家系統(tǒng)及應(yīng)用[J].采礦與安全工程學(xué)報，2016，33（01）：1～6.

[4]劉永忠，劉園子.煤礦軟巖巷道控制與治理技術(shù)研究[J].煤炭與化工，2015，38（12）：39～41.

收稿日期：2018-3-25

作者簡介：智慶國，采礦工程師，大學(xué)，主要從事方向礦井建設(shè)，采礦及安全管理工作。