软岩巷道支护技术研究与应用

2013-11-12杨广栋

山西焦煤科技 2013年11期

杨广栋

(汾西矿业集团生产处，山西介休 032000)

1 矿井概述

汾西矿业集团下属某矿是非常典型的软岩矿井，该矿年产量100多万t。由于开采深度不断增加，地质情况变得复杂，出现了大量的地质问题，致使该矿六区回风上山巷道遭受严重破坏，已经无法正常回采。

由于担负着六区和七区的回风和辅助运输任务，六区回风上山巷道的作用显得更加突出，它是一条穿层巷道，长约350 m，倾角约20°，设计服务期20年，由于矿山周边围岩稳定性差，遇水膨胀，变形量大，致使六区回风上山巷道严重扭曲变形。在这一过程中，巷道首先从底板开裂，然后扩展到巷帮，最后使整个巷道失去稳定的底部支撑，巷道支护问题越来越严重。巷道破坏的情形见图1。

图1 六区回风上山巷道破坏情形图

2 巷道变形破坏原因分析

2.1 地质的原因

围岩的原因:该矿的岩性主要为砂岩、砾岩等，矿物成分为高岭石和伊利石等，这些岩石由于天然的原因，很容易产生细缝且黏合度和结实度较低，再加上软岩的侧面和泥化夹层的向异性发育特点，使其空隙变得很大，具有一定的可塑和流变特点，这就导致在发生破坏时，巷道的变形力度加大，巷道能够维持自身稳定的时间缩短。同时，由于这些吸水性岩石，遇水极易膨胀和变形，也造成了围岩和煤层的维持力得到分散，进而导致巷道变形破坏。

2.2 地压的原因

根据以往的测定数据表明，地压的原因是造成巷道破坏的一个重要方面。根据实际测定数据显示，在煤矿开采过程中，巷道围岩受到两个方向力的综合作用，分别由来自上方的垂直应力和由于巷道开掘所形成的水平应力，在这两个力作用下，一旦岩石的流变性超过其抗拉强度，巷道两侧的帮就会向内侧靠拢，顶板下沉，底板出现大的裂隙，产生底鼓现象。

2.3 支护结构的原因

1)初始支护措施采用的是锚网支护，是按照挤压和固拱原理进行设计的，设计自承圈厚度约600 mm，远达不到锚杆长度，很难提供较大的压力，造成固拱破坏、围岩变形甚至巷道整体失去稳定性。

2)初始支护采用锚网喷支护，由于混凝土支护刚度大，柔性差，不能适应巷道初期应力变化快、变形量大的特点。

3)初始支护采用锚网支护，二次支护采用锚网喷支护，这样的组合措施也没有达到目的，究其原因主要是因为初始支护采用后，巷道变形的太快，这时二次支护还不能提供稳定的支护力量，巷道就已经遭到了破坏。

2.4 施工的原因

1)采用新奥法施工。这种施工方法首先要求完成初始支护，待巷道围岩的变形相对稳定之后，再进行二次支护;但在实际施工操作过程中，在完成巷道的初始支护后，往往还没有达到围岩相对稳定，紧接着就进行二次支护，即使如此快速施工，仍不能对巷道做到有效支护。

2)由于新奥施工法的二次支护是全断面等强支护，但是巷道围岩应力存在不均匀分布的特点，常常导致最薄弱部分先受到破坏，巷道也就失去了稳定性。

3)二次支护的时间、支护结构等很难确定，初始支护完成后，需要再用仪器测量围岩的支护压力、巷道表面位移及围岩内部位移等指标，根据测得结果进行理论分析，再来确定二次支护的具体时间和支护结构等。这一套过程非常复杂，具体操作性不强。

3 六区回风上山支护设计

3.1 断面形状与支护形式的确定

巷道断面的形状不同，巷道周边应力分布状态也不同，矩形、梯形和拱形巷道都存在拐角，在拐角处易出现应力集中现象，不利于巷道的稳定。为了避免这种现象的产生，需要找寻尽量减少应力集中的巷道断面形状。圆形巷道不存在拐角，也就不存在应力集中的现象，在依次考虑软岩特性、巷道断面尺寸和服务年限等指标后，确定巷道断面形状圆形的尺寸大小。

巷道支护形式的确定主要考虑以下几方面的因素:巷道围岩性质、地压大小、断面尺寸和服务年限等。六区回风上山是一条穿越多层地质变化的巷道，期间岩性变化较大，围岩泥岩层多，且泥岩的膨胀应力和膨胀率还都很大，最大膨胀应力为110 MPa，膨胀率高达2 300%，最大抗压强度不大于20 MPa。该矿二井地区地压较大，最大主应力为1 400 MPa。巷道掘进断面最大跨度为4 100 m，确定服务年限20年。根据这些条件，确定复合支护作为巷道的支护形式措施，初次支护采用锚杆、锚索、网、钢筋梯和1次喷射混凝土，二次支护采用可缩钢棚和2次喷射混凝土。

结果如图5所示，Rh2-S诱导K562和KG1a细胞24 h后，与对照组比较，HDAC6和HSP90蛋白表达水平显著降低（P＜0.05），α-tubulin蛋白表达水平没有变化，但是Ac-α-tubulin蛋白表达水平显著升高（P＜0.05）。