淺析煤礦深井高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)技術(shù)

王潤(rùn)超

摘 要：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與運(yùn)行中煤炭占據(jù)著重要的地位，隨著淺部煤層資源的日漸枯竭，因此需要增加開采深度。從而巷道掘進(jìn)支護(hù)與維護(hù)問題成為難題之一。然而單一的主動(dòng)支護(hù)和被動(dòng)支護(hù)，無法有效地完成對(duì)巷道聚劇烈變形和和持續(xù)蠕變的控制。在高應(yīng)力軟巖巷道傳統(tǒng)錨桿支護(hù)技術(shù)難以提供穩(wěn)定、有效的承載結(jié)構(gòu)，然而被動(dòng)支護(hù)形式，盡管能依靠其護(hù)表作用有效提高淺部圍巖的穩(wěn)定性，但對(duì)于圍巖的強(qiáng)烈變形依舊無法抵抗。因此，文章從多角度進(jìn)行剖析，希望能夠?qū)γ旱V資源的開發(fā)和利用起到啟示和幫助的作用。

關(guān)鍵詞：深井;高應(yīng)力;軟巖巷道;支護(hù)技術(shù)

引言

深部礦井的安全軟巖巷道支護(hù)的質(zhì)量和水平起到?jīng)Q定性作用。然而，軟巷道的支護(hù)質(zhì)量和水平又與礦工生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)，因此，必須給予相應(yīng)的重視，避免礦難事故的發(fā)生。在當(dāng)下，由于多種因素的存在，礦井深度在不斷加深。隨之而來的高應(yīng)力軟巖巷道也給我們提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。能否安全生產(chǎn)高應(yīng)力軟巖巷道起著尤為重要的作用。強(qiáng)度比較低、巖土縫隙比較大是高應(yīng)力軟巖具有的特點(diǎn)。其巷道的變形特征以及對(duì)變形的影響新因素也有一定的特殊性。本文將從對(duì)深井高應(yīng)力軟巖巷道造成影響的多角度出發(fā)。分析原因并給出相應(yīng)的對(duì)策，希望讀者能從下文中獲得啟發(fā)。制定出更為妥善的安全防護(hù)方案。

1 分析巷道圍巖變形特征及破壞因素

1.1分析巷道圍巖變形特征

作為我國(guó)最常用的能源之一的煤礦資源。如何對(duì)其更好的開發(fā)和利用，成為值得我們每一個(gè)人關(guān)注的問題。而礦產(chǎn)采集中的安全問題也尤為重要。因此，我們必須對(duì)深井高應(yīng)力軟巖巷道的支護(hù)工作給予相應(yīng)的重視。可是深井巷道要承受很高的高應(yīng)力。而對(duì)巷道產(chǎn)生高應(yīng)力的因素也在不斷增加。所以，我們必須全面掌控巷道的結(jié)構(gòu)。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)破壞不穩(wěn)定性的因素加以了解和控制。以下我們將分析放到圍巖變形的特征。

建設(shè)初期巷道圍巖變形快，穩(wěn)定性差。在巷道支護(hù)工程實(shí)施初期，圍巖穩(wěn)定性差是深井高應(yīng)力巷道普遍具有的特征。與此同時(shí)，在這個(gè)時(shí)期的巷道圍巖，自穩(wěn)時(shí)間比較短，所承受的壓力卻比較大。從而造成了變形程度比較大。并且這種狀態(tài)要持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間。有時(shí)，嚴(yán)重的情況還會(huì)對(duì)圍巖支護(hù)的整個(gè)系統(tǒng)帶來很大的安全威脅。從而造成支護(hù)承受力分布不均。

由于巷道圍巖變形量會(huì)有所不同，且變形的范圍也十分大。在進(jìn)行軟巖巷道開挖的過程中，

開挖后，由于巷道周圍受到的擠壓程度不同，從而也就造成了不同程度移位現(xiàn)象的產(chǎn)生。移位現(xiàn)象主要表現(xiàn)在，軟巖巷道支護(hù)板所產(chǎn)生的板塊錯(cuò)位移動(dòng)以及頂板向下移動(dòng)的現(xiàn)象?？墒?，由于變形范圍過大，或是不同變形部位變形程度有所不同。給支護(hù)檢查和二次支護(hù)造成不必要的困難。嚴(yán)重的情況，還會(huì)造成支護(hù)墻體出現(xiàn)裂痕，從而造成巨大的安全威脅。

1.2分析深井高應(yīng)力軟巖巷道破壞因素

選擇支護(hù)方式：在一般情況下，選擇支護(hù)方式要依據(jù)礦井的實(shí)際情況來確定。如果采用不合理的支護(hù)方式，很容易對(duì)錨桿的支護(hù)能力造成影響。還有可能產(chǎn)生墻體開裂的嚴(yán)重支護(hù)問題。

地下水的因素：當(dāng)?shù)V井開掘到一定深度后，很容易受到水的侵蝕和軟化。從而使向道支護(hù)產(chǎn)生困難。從而也改變了支護(hù)環(huán)境，造成應(yīng)力不均，使得支護(hù)更難以進(jìn)行。在多重因素的作用下，使得圍巖更加容易遭到破壞。

2 探究深井高應(yīng)力軟巖巷道控制變形和支護(hù)的方法

2.1探究深井高應(yīng)力控制軟巖巷道變形

巷道圍巖減壓產(chǎn)生相應(yīng)的力的釋放。在高應(yīng)力的狀態(tài)下巷道需要承載很大的荷載，由于初期圍巖變形速度非?？?，人們難以對(duì)其控制。而且常規(guī)的支護(hù)方法往往很難起到所需的效果。所以要采取釋放應(yīng)力的方法。從而降低巷道圍巖應(yīng)力的最大值，從而減小由于穩(wěn)定蠕變向穩(wěn)不定蠕變的轉(zhuǎn)變。進(jìn)而有效的控制巷道圍巖發(fā)生形變。

2.2探究控制變形的支護(hù)方法

錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論，這種理論，適用于支護(hù)圍巖松軟、破碎及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巷道，這種支護(hù)方法采用強(qiáng)度較高的錨桿支護(hù)。能夠很大程度的改善錨固定巖體的力學(xué)特性。從而改變圍巖對(duì)力的承受狀態(tài)。這種承載結(jié)構(gòu)可以使錨固區(qū)域的巖體形成統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，進(jìn)而有效圍巖向破碎區(qū)、塑性區(qū)的發(fā)展的趨勢(shì)。這種承載結(jié)構(gòu)十分有利于巷道對(duì)，圍巖的穩(wěn)定。

錨注加固技術(shù)，就是用注漿來對(duì)圍巖的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行填充。使得破碎的巖體能夠重新膠結(jié)形成一個(gè)整，使得圍巖的整體承受能力有所提升。進(jìn)而，使得錨桿、錨索的錨固能夠擁有十分可靠的著力點(diǎn)。從而，更為有效地阻止巷道巖發(fā)生形變。此外，注漿泵選用可調(diào)壓的氣動(dòng)注漿泵，注漿時(shí)本著先稀后稠的原則，注漿過程中可以逐步增大水泥漿的濃度，并適量加入水玻璃。采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)加上注漿加固技術(shù)能夠有效地控制巷道圍巖的變形。

2.3 U型鋼可伸縮性支架支護(hù)

下面介紹的這種方法比較適用于膨脹性巖層，斷層破碎帶。由于U型鋼架具有可伸縮的特性。并且有著較好的支撐能力。在一定條件下壓縮支架，支架上的荷載會(huì)降低。在實(shí)際使用的過程中往往很難發(fā)揮出U型鋼可伸縮性支架的支撐能力。造成這種情況的因素是，在支架背后形成不同尺度的空穴是巷道掘進(jìn)和支持工藝都難以避免的問題。也就造成了圍巖和支架不能非常完美的貼合在一起。這也就間接造成了，圍巖發(fā)生形變時(shí)支架無法均勻載荷，從而產(chǎn)生了失去穩(wěn)態(tài)而發(fā)生形變，進(jìn)而造成支架的受力情況發(fā)劇烈的改變，造成支架產(chǎn)生彎曲和扭曲的不良形變，而導(dǎo)致失效，安全生產(chǎn)需要進(jìn)一步加大支護(hù)的阻力，進(jìn)而引發(fā)鋼支架的質(zhì)量增加，鋼材使用量增大，支護(hù)成本提高等一系列問題。

2.4合理優(yōu)化布置全巖大巷巷道

根據(jù)相關(guān)測(cè)定的最大水平應(yīng)力方向布置巷道，從而保證巷道在低應(yīng)力的條件下掘進(jìn)。影響是錨桿支護(hù)巷道圍巖穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一是最大水平主應(yīng)力的大小及方向，經(jīng)過理論分析得出，在相同煤柱時(shí)，最大水平主應(yīng)力與巷道夾角為90°時(shí)煤柱的變形量約為夾角0°時(shí)的1.3倍，巷道底鼓量約為夾角0時(shí)的2.2倍，所以最大水平主應(yīng)力與巷道軸線的夾角愈小愈有利于巷道圍巖的穩(wěn)定。

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