煤矿井下软岩巷道支护措施

桂宝军

(神华宁夏煤业集团公司麦垛山煤矿)



煤矿井下软岩巷道支护措施

桂宝军

(神华宁夏煤业集团公司麦垛山煤矿)

煤矿井下软岩巷道的有效支护，对于确保井下安全开采意义重大。为此，首先分析了煤矿井下软岩巷道的特点与支护原理，在此基础上对煤矿井下软岩巷道的支护措施进行了详细探讨，为确保该类巷道的安全稳定运行提供参考。

煤矿软岩巷道支护措施

随着煤矿开采面积的扩大，因承受压力的增大，极易导致顶板的破裂甚至坍塌。随着煤矿开采深度的增加，矿山的承重压力升高，使得巷道出现了严重变形，出现了不断进行修复工作的现象，从而增加了井下软岩巷道掘进的工作难度，严重的影响了巷道的正常运行。

1　煤矿井下软岩巷道特点及支护原理

1.1软岩巷道特点

软岩泛指在特定环境下易发生变形的岩石[1]。软岩巷道在出现变形状况时具有一定的规律，一般来说呈蠕变变形3个阶段，相对来说具有较明显的时间效应，初期表现为在压力骤然加剧的过程。岩体变形破损量相对较大，在施工过程中若支护不当，也会引起岩体冒落，甚至引发巷道变形与坍塌。因此在支护过程中若支护支架使用不当，便会加快压垮速度。软岩巷道出现变形是由于巷道四周受到压力的影响，且承受的压力不对称，出现局部压力过大的现象[2]，使得其在开掘后顶板、两帮易变形脱落。

1.2软岩巷道支护原理

挖掘自身承重能力是软岩巷道支护技术的核心思想，其原理是根据岩体特性和地底压力来源，设计合理的支护方式。为确保施工过程中支护体系能适应围岩所有的突发状况，从而实现对围岩变形进行合理化控制，有必要确保支护结构与其所能承受的强度相适应[3]。实践证明，如果单纯提高支护刚度，难以对煤矿井下软岩巷道进行有效维护，只有对其进行适当减压与加固维修，方可使巷道与支护起到相辅相成的作用。尤其对于高应力区，更需进行卸力处理。应及时有效地掌握岩体的变化状况，根据岩体测量成果进行分析和检查，及时做好反馈工作，确保在二次维修中支架结构参数的有效性。

2　煤矿井下软岩巷道支护措施

2.1合理优化煤矿井下软岩巷道方位

全面掌握煤系地层的岩石性质，并提出相关的支护方案。合理进行巷道方位探索，找出最合理的方位进行开采，尽可能避开弱岩层。在进行地形勘探时，应准确把握岩石的物理力学性质，及其在稳定、湿度影响下的化学反应等一系列特性。在选择巷道方位时，尽可能进行择优排查，进行岩层与岩位的筛选，有效避开高应力区。

2.2加强煤矿井下软岩巷道强度

有效提高围岩强度是解决煤矿井下软岩巷道支护难题的根本措施，方法有锚杆支护和注浆。尽可能选择高强度、高初锚力、高阻特性的锚杆系统，增强网梁带强度，确保围岩的表面约束力得到有效增强[4]。注浆可促进围岩承载圈的加固，有效防止围岩的塑形流动率的增加，实现对煤矿井下软岩巷道进行有效维护，延长巷道使用寿命。在进行辅助运输大巷修复时，应采用高强螺纹钢锚杆(φ22mm、长2 500mm，间排距800mm×2 000mm)与内注浆锚杆进行联合支护；采用树脂锚固剂对锚杆进行固定，锚杆的固定长度须为500mm。高强螺纹钢锚杆应与内注浆锚杆进行间隔排列，托盘规格100mm×100mm×10mm(长×宽×高)。内注浆锚杆需采用φ22mm、长2 000mm无缝隙钢管进行操作，间排距1 600mm×2 000mm，采用与之相匹配的固剂进行锚固，锚固长度200mm，在喷射混凝土时，须进行强度控制，其强度等级应为C20，喷射厚度控制在100mm左右。若有必要，可进行巷道二次支护，如在膨胀性较强、高应力的软岩巷道施工中，需进行二次支护，可有效提高巷道的可靠性，延长巷道使用寿命，在第一次支护时若使用锚喷支护，那么二次支护便可使用砌筑支护方式或锚喷支护方式。为保证支护质量，最佳的支护时间是在一次支护围岩巷道之后，一般在变形和时间曲线图中，其实际数据发生可靠平缓的拐点时便开始进行第二次支护，围岩变形速度应小于0.05mm/d，挖掘时间控制在20～40d。若需获得较理想的支护效果，须严格控制围岩位移，得到准确数据后，结合相关技术设备，绘制出对应的变化曲线图便于施工。二次支护与一次支护并非完全脱离，二次支护是第一次支护效果的补充，因此在进行二次支护时，须与一次支护有效配合。对锚索进行预应力张拉前需布置监测站，通常设置2个，各站设置2个监测断面，与此同时，各测面设置3～6个测点，采用十字布点法进行布点。在3个月内进行测量，通常在第1个月内5d观测一次，第2个月10d观测一次，第3个月15d观测一次。

2.3运用刚柔并济的整体支护结构

在煤矿井下软岩巷道支护过程中，合理运用支护结构十分必要。如果支护结构能与围岩的变形着力点一致，便可显著提高岩体承载能力，确保整体支护工作的顺利进行。如果遇到高地应力，则应适当对其减压；在遇到岩体处于膨胀状态时，应对其进行适当让压；在一些相对软弱的区域，须进行加固[5]。反底结构是由底板曲梁与混凝土的土层和锚杆组成，其整体应压能力较强，混凝土反底结构可使用规格为C50混凝土进行浇灌，厚300mm。在制作曲梁时，应选择16#槽钢梁，并且应确保其长度为6 500mm，选择φ22mm、长1600mm5根高强螺纹钢锚杆，以及φ22mm、长1 400mm的4根内注浆锚杆，在底板曲梁间按照相关规定配置。

3　结　语

合理运用煤矿井下软岩巷道支护手段，是确保煤矿井下安全生产的关键。为此，首先对煤矿软岩巷道的特点及支护原理进行了探讨，然后分别从合理优化煤矿井下软岩巷道方位、加强煤矿井下软岩巷道强度、运用刚柔并济的整体支护结构等方面对软岩巷道的支护措施进行了分析，供类似矿山巷道支护参考。

[1]董兵，何鑫，师伟峰，等.浅谈软岩巷道支护技术与应用[J].中国高新技术企业，2011(27)：69-70.

[2]张普田.开滦矿区深部矿井软岩巷道支护技术研究[J].煤矿开采，2010，15(4)：65-67.

[3]付向朝，崔莹莹.深井软岩巷道支护技术在平煤股份一矿的实践浅析[J].内蒙古煤炭经济，2015(11)：116-117.

[4]李仕民，徐建金.井下软岩巷道支护技术及其应用分析[J].商品与质量，2013(7)：2-4.

[5]欧志成，蔡泽山.浅析软岩巷道支护技术在赛什塘铜矿中的应用[J].现代矿业，2011(3)：98-99.

2016-05-10)

桂宝军(1975—)，男，工程师，750408 宁夏回族自治区银川市。