断层构造带高应力软岩巷道支护技术

秦晓杰 崔鹏程

摘要：目前，我国各大煤矿在实际采煤的时候，开采的深度对比以往显得更深。正是如此，当采煤的位置到达了断层带时，就很容易碰到高应力的软岩。为了让开采工程继续顺利实施，开采工人会借助支护技术来对软岩巷道的四周进行支撑。本文将针对某项采煤工程中碰到的软岩巷道不够稳定的情况，谈谈具体如何来利用支护技术，同时对支护技术利用以后取得的支护效果加以分析。

关键词：软岩巷道；高应力；支护技术；断层带；支护效果

引言

眼下，中国国内矿井的浅层部位拥有的煤矿已经大量减少。因此，中国国内各大煤矿开始逐步向矿井的深层部位进行开采。而当采煤工人遇到断层带的时候，采煤工人往往会在软岩巷道的四周位置都采取支护措施。目前，采煤工人利用最多的支护方式是注浆和U型钢支架一同支护的方式。但是，这种支护措施有它局限的地方。所以，本文将提出更切实际的支护方式来对软岩巷道进行支撑。

一、采煤工程的背景

本文假设：在某项采煤工程的开采中，采煤工人碰到的主要是泥岩及砂质泥岩这两种类型的软岩，且这两种类型的软岩均处在层次不齐的断层带中。那么，软岩巷道因为受到断层带的具体影响，软岩巷道四周的岩石都会比较破碎或者松散。同时，这些软岩都会具备较大的应力。软岩巷道的这种现实状况不仅使得采煤工人在实际开采中困难重重，还会直接威胁到整个矿井生产的安全。

二、断层带中的软岩受高应力作用而失稳的具体分析

本文认为软岩巷道之所以出现失稳情况的原因主要有以下两点：第一、在层次不齐的断层带中，采煤工人碰到的主要是泥岩及砂质泥岩这两种类型的软岩。并且，软岩巷道四周的岩石又都比较破碎或者松散。因此，一旦软岩巷道四周的岩石在遭受到巨大的应力时往往会出现一定程度的变形，从而显得不够稳定。第二、锚网支护是采煤工人利用较多的一种支护方式。这种支护方式的具体措施是：在软岩巷道的顶部位置形成一个拱形结构，在软岩巷道的两帮位置形成一个梁结构。在整个支撑的结构中，梁结构对于支撑的实际效果起着决定性的作用。这是由于一旦梁结构因为某种原因被破坏了，拱形结构能够起到的作用也就急剧降低。这种情况下，锚网支护的实际效果也就大大降低。

三、利用支护技术来支撑断层带中应力较大的软岩巷道

（一）支护技术的技术核心。在现实中，软岩巷道之所以不够稳定更多的是支护结构不够稳定引起的。所以，本文认为一味地提高支护的强度并不是解决问题的最佳办法。于是，本文将具体研究如何提升支护结构本身的稳定性来解决这个问题。

本文认为：要想让支护结构实际的稳定得以提升，必须要依据以下几点来具体实施：1、软岩巷道的四周岩石往往会较为破碎和松散，所以采矿工人有必要对这些岩石进行结胶处理。这样，巷道四周的岩石会变得更加完整。同时，完整的岩石也会比松散的岩石更为稳定。2、由于软岩巷道四周的岩石往往会承受非常大的应力，所以采矿工人在做锚网支护的时候应该增加锚网支护的实际支护强度。这样，巷道四周岩石变形的可能性就会大幅减小。3、根据实际情况，采矿工人可以利用锚索工具给某些部位施加一定的补偿结构。这种锚索工具最好具备较强的预应力。同时，选取锚索工具的时候，应该尽量选用小孔径的锚索工具。这样，支护结构也能实现比以往更佳的稳定性。

（二）具体的支护方案。本文设计出来的支护方案具体包括以下几点：

第一、巷道选用直墙半圆拱形断面[1]。在这种断面中，巷道的实际宽度是4.6米，巷道的实际高度是3.9米。本文依然选用锚网支护这种支护方式[3]。其具体尺寸是：锚杆的实际半径是20毫米，锚杆的实际长度是2.4米。同时，本文为每根锚杆都配备2支锚固剂，这2支锚固剂的型号都选择K2350型。另外，这种锚固剂的材料最好是树脂材料。再者，锚杆的实际间排距是0.7米×0.7米，喷层的实际厚度是0.12米。注浆錨杆的实际间排距是2米×3米，起注的实际高度是0.4米，注浆锚杆的实际长度是3米。第二、为了让锚网支护的实际支护强度提升一个等级，本文决定在上述的锚网支护基础上再添加一层锚网支护，形成双层的锚网支护。事实证明：把双层的锚网支护跟单层的锚网支护相比较，双层的锚网支护实现的支护强度明显高于单层的锚网支护。对添加的锚网支护层来说，又具体分成两个支护断面。其中，原有的支护断面用字母A表示，起补偿作用的支护断面用字母B表示。断面A及断面B之间的实际距离是0.7米。第三、对断面A来说，锚杆的实际半径是22毫米，锚杆的实际长度是3米。锚杆的实际间排距是0.7米×0.7米。每根锚杆都配备2支锚固剂，锚固剂的型号是K2350。锚杆托盘的具体尺寸是：0.12米×0.12米×0.12米，托盘的类型最好选用鼓型。锚杆预紧力距应大于300N·m[2]。第四、对断面B的顶板结构来说，最好选用钢绞线材料的锚索。锚索布置的具体方式最好是点锚索这种布置方式。锚索托盘的具体尺寸是：0.4米×0.4米×1厘米，托盘的类型最好选用平托型。帮部的锚索也最好选用钢绞线材料的锚索。锚索的实际排距为1.4米。每个锚索都配备4支锚固剂，锚固剂的型号是K2350。巷道的两帮位置分别布置带梁的锚索各1组。锚索的实际间距是1.5米。

（三）锚网支护取得的具体效果。在软岩巷道的四周位置，按照本文提供的支护方案来实际布置锚网支护。最终，整套支护方案按要求实施以后，必然会取得良好的实际支护效果。实践表明：在两个月（60天）的时间里，两帮位置的实际位移量是55毫米，两帮位置的内移速度将达到平均每天0.3毫米左右，顶板位置和底板位置实际的位移量在3.5厘米左右，顶板位置的实际下沉速度为每天0.19毫米左右。以上这些数据充分说明：在两个月（60天）的时间内，软岩巷道四周的岩石总体都处于较为稳定的状态，这也就意味着本文设计出来的支护方案取得了较好的实际支护效果。

四、结束语

综上，本文首先谈到了在断层带中的软岩巷道四周往往存在许许多多的破碎或者松散的岩石。这些岩石要承受巨大的应力而显得不够稳定。其次，本文谈到了眼下采矿工人在具体实施锚网支护时存在的问题。再次，本文针对锚网支护不够稳定的实际问题，提出了稳定性更强的支护方案。最后，阐述了支护方案实现以后将取得哪些实际的支护效果。

参考文献：

[1]王齐洲、谢文兵、金胜国等.关于断层结构带中高应力软岩巷道的支护技术分析与研究[J]煤矿安全的研究，2012，3（10）：23-36.

[2]尹站稳、宣艳伟、蒋佳增等.关于断层结构带中高应力软岩巷道的支护技术分析与研究[J]中州煤炭，2012，3（25）：26-34.

[3]张念志、刘超、曹品伟等.在断层构造带高应力软岩巷道中应用高强稳定型的支护技术的具体研究[J]中州煤炭，2011，10（25）：18-27.