回采巷道過破碎帶支護(hù)技術(shù)研究

李 佳

(山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)保安煤業(yè)有限公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

近年來，隨著礦井開采深度的不斷增加，煤層結(jié)構(gòu)也逐漸趨于復(fù)雜，在巷道的掘進(jìn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)斷層及陷落柱等特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致巷道掘進(jìn)之后的穩(wěn)定性維護(hù)存在較大的難度，巷道穩(wěn)定性明顯減弱，對應(yīng)的支護(hù)難度增加[1]。常見的地質(zhì)因素中，陷落柱在巷道掘進(jìn)中最為常見，由于陷落柱周邊的煤體結(jié)構(gòu)較為松散、裂隙較發(fā)育、易風(fēng)化，因此，在采掘過程中經(jīng)常會出現(xiàn)冒頂、頂板裂隙燈情況。同時，伴隨著掘進(jìn)的不斷推進(jìn)，上述這些不安全現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率也明顯增加，對于巷道的正常使用及維護(hù)造成極大的威脅，進(jìn)而影響到整個礦井經(jīng)濟(jì)效益的提升?；诖?，在礦井巷道的掘進(jìn)過程中加強(qiáng)對于陷落柱的支護(hù)對于整個礦井的安全生產(chǎn)來說具有極其重要的意義。

本文以某礦井回風(fēng)順槽過陷落柱區(qū)域作為研究對象，分析了目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的巷道圍巖特征及相應(yīng)的支護(hù)原則，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對其現(xiàn)有的巷道支護(hù)方案進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)之后使用的支護(hù)方案為錨網(wǎng)索+錨索+錨噴的聯(lián)合支護(hù)形式，現(xiàn)場驗(yàn)證后效果較為理想，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1 工程概況

目標(biāo)礦井目前的主采煤層為3號煤層，煤層平均厚度為4m，工作面走向長度為1800m，回采巷道兩側(cè)的斷面形狀均為矩形，長4m，寬4.5m。目前，工作面常規(guī)巷道的支護(hù)方式均為錨網(wǎng)索支護(hù)，而現(xiàn)場掘進(jìn)中發(fā)現(xiàn)，距離工作面約為300m范圍處存在一陷落柱，長150m，寬50m，需要推進(jìn)的巷道約有50m長度位于陷落柱內(nèi)。

2 圍巖分析及支護(hù)原則

2.1 圍巖分析

由于陷落柱周邊的煤巖結(jié)構(gòu)較為松散，同時隨著時間的延長容易出現(xiàn)風(fēng)化等情況，導(dǎo)致圍巖整體穩(wěn)定性較低，同時強(qiáng)度也相對較低，自身的承載力也相對較小。從陷落柱的巖性來看，陷落柱主要為砂巖結(jié)構(gòu)，連續(xù)性較差，整體穩(wěn)定性相對較低。同時，由于巷道邊緣存在多個斷層結(jié)構(gòu)，因此在巷道掘進(jìn)過程中很容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，最終體現(xiàn)在圍巖的穩(wěn)定性及抗壓強(qiáng)度降低，嚴(yán)重制約了巷道的支護(hù)。

在巷道的掘進(jìn)過程中，圍巖穩(wěn)定性較差經(jīng)常會導(dǎo)致出此案冒頂及片幫的現(xiàn)象，此時如果使用普通的支護(hù)方案將很難保證支架能夠與頂?shù)装逵行Ы佑|，最終使巖體的局部應(yīng)力較大進(jìn)而加劇圍巖的變形及破碎。同時，當(dāng)巷道的支護(hù)不均衡時將導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時應(yīng)力的不斷一定也會使陷落柱周邊的巖石存在更多的裂縫，最終發(fā)展為大范圍的巖體破壞。

2.2 支護(hù)原則

(1)確定陷落柱圍巖性質(zhì)

由于目標(biāo)工作面陷落柱的范圍較大，同時其內(nèi)部成分較為復(fù)雜，其成分的差異在一定程度上將會影響到整個圍巖的穩(wěn)定性及承載力。因此，采取相應(yīng)的技術(shù)手段及時探明陷落柱的巖性組成得出其對應(yīng)的穩(wěn)定性對于后續(xù)提出有效的支護(hù)方案具有極其重要的意義。

(2)高預(yù)應(yīng)力錨桿錨索支護(hù)

高預(yù)應(yīng)力錨桿錨索能夠有效適應(yīng)巷道圍巖的變形，保證支護(hù)設(shè)備能夠與錨桿錨索最大程度的接觸，進(jìn)而提升整體支護(hù)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)更為嚴(yán)重的破壞。

(3)錨桿錨索協(xié)調(diào)支護(hù)

在礦井支護(hù)過程中，錨桿發(fā)揮的作用為提供縱向以及切向的力，以提高整體圍巖的抗剪強(qiáng)度。錨索則提供較大的預(yù)緊力以錨固更深處的巖層，提升整體的穩(wěn)定性，從而防止頂板垮落。同時，錨網(wǎng)能夠有效控制巖體的破壞，使圍巖整體穩(wěn)定性得到提升，最終達(dá)到防止圍巖變形的目的。

(4)噴漿處理

當(dāng)巷道掘進(jìn)完成之后，首先需要對其表面進(jìn)行噴漿處理，可以及時全面封閉圍巖，從而有效減少圍巖的風(fēng)化程度，并及時支護(hù)巖體表面，避免其出現(xiàn)更為嚴(yán)重的變形及破壞。在進(jìn)行噴漿時可以將混凝土填充至裂隙中，從而起到粘結(jié)破碎巖塊的作用，最終保證巖體的連續(xù)性及穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，確保支護(hù)能夠取得較為理想的效果。此外，當(dāng)噴漿完成后結(jié)束打設(shè)錨桿后需要進(jìn)行二次噴漿，最終起到加強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性的目的，改善其現(xiàn)階段的受力情況，提升整體的穩(wěn)定性。

(5)掘進(jìn)影響

在巷道的掘進(jìn)過程中，由于巷道的爆破將會對整個圍巖造成不同程度的影響，甚至?xí)沽严兜钠茐脑鰪?qiáng)，最終造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。基于此，在穿過陷落柱的期間，應(yīng)當(dāng)盡量避免爆破的次數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)整體的穩(wěn)定性控制。

3 礦壓觀測

通過利用改進(jìn)后的方法完成相應(yīng)的支護(hù)工作后，相關(guān)人員對其巷道礦壓變化進(jìn)行了對應(yīng)的觀測。觀測結(jié)果表明，采用改進(jìn)后的支護(hù)方案后，目標(biāo)工作面巷道過陷落柱時頂?shù)装宓淖畲笠平繛?50mm，兩幫的最大移近量為140mm。上述參數(shù)表明，采用改進(jìn)后的支護(hù)方案能夠有效實(shí)現(xiàn)巷道圍巖穩(wěn)定性的保護(hù)，有效控制圍巖變形。

4 結(jié)語

(1)礦井巷道的掘進(jìn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)不同類型的地質(zhì)因素進(jìn)而影響整體的掘進(jìn)及支護(hù)效果。其中，陷落柱作為較為常見的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型，其圍巖整體穩(wěn)定性相對較差，該區(qū)域內(nèi)經(jīng)常會出現(xiàn)不同程度的礦井災(zāi)害，如冒頂及巷道的破損等，因此，需要在礦井巷道的掘進(jìn)過程中充分考慮陷落柱的作用已取得最佳的支護(hù)效果。

(2)在進(jìn)行礦井回采巷道的支護(hù)時應(yīng)當(dāng)增加對于其所處地質(zhì)環(huán)境及圍巖支護(hù)原則的重視程度，結(jié)合目標(biāo)礦井的實(shí)際地質(zhì)情況，將其原來的回采巷道支護(hù)方案改進(jìn)為目前的錨網(wǎng)索+錨索+噴漿的聯(lián)合支護(hù)模式，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，整體的支護(hù)效果較為理想，有效避免了巷道圍巖出現(xiàn)大范圍的變形，有效實(shí)現(xiàn)了整個礦井的安全高效生產(chǎn)。