浅谈深井软岩支护技术与管理

摘 要：荣华一矿现处在深井开采阶段，矿压大、围岩破碎、矿压显现明显，通过对新揭露的6A#煤层支护上的理论分析及数据研究总结，确定支护参数及顶板支护管理经验，为今后施工同类煤层及对顶板的管理经验提供参考。

关键词：深井；软岩；支护技术

一、引言

深部开采的矿山压力是影响巷道支护可靠性的一个主要因素，尤其在顶板破碎的煤层施工，所带来的一系列因素都制约着煤矿正常的安全生产，如顶板下沉、两帮移近、底鼓显现明显等，通过我矿对6A煤层的开采，在掘进过程中使用高强锚杆及优化支护技术参数，成功控制了顶板围岩大变形的问题，取得了一定的成效，保证了安全生产。

二、荣华一矿6A煤层地质概况

6A掘进工作面距离地表垂直深度已达1000米，并正在逐渐加深，且顶板破碎如柱状图所示：6A顶板以上分别为0.03米凝灰质泥岩，特性：灰白色，片状质软；0.08米页岩，特性：黑灰色、片状、夹少量煤线，具层理破碎；0.55米粉砂岩，特性：深灰色、具层理、破碎；0.02米泥岩，特性：灰白色、片状、质软；7.89米粉砂岩，特性：深灰色、片状、具层理、质硬、破碎；2.19米中砂岩，特性：灰白色、块状、裂隙发育；顶板以上10.76米均为破碎岩层，施工期间，对顶板的管理非常困难。

三、软岩支护技术研究

（1）起步阶段

6A煤层是我矿刚揭露煤层，在施工期间，顶板支护采用了悬吊理论，使用长度5.2米，Φ17.8㎜锚索配合长2.0米Φ20锚杆与275㎜钢带进行支护，每米3根锚索、2根锚杆。当掘进施工50米后，顶板开始出现下沉迹象，通过多次对顶板离层仪的观测数据分析，下沉量最大为0.5米（如顶板离层仪观测数据图1），钢带出现断、折现象，裂口都为锚索托盘咬合处，局部出现锚索断股、锚杆断的现象。为防止顶板继续下沉，出现冒落现象，及时采取了在原有支护的基础上进行补打Φ21.6㎜锚索加18#槽钢，现已经控制住顶板的继续下沉，但所消耗的支护材料及人工已经大大的超出了之前的预算费用。

（2）发展阶段

通过已施工段的顶板现象，进行分析总结，支护起悬吊顶板作用达到的压力超过支护材料所能承受的力以后，顶板支护开始出现破损，顶板将会继续下沉，我们开始通过组合梁理论与悬吊理论相结合的方式进行支护顶板。

支护方法

1、φ20mm×2000mm锚杆强度、长度低于计算值应进行更换，φ21.6mm×5200mm锚索强度符合计算要求。

2、支护方式：锚杆由原φ20mm×2000mm更改为φ22mm×2400mm，支护间排距为0.9m×0.8m米，顶板共7根锚杆，2根仰角锚杆，仰角锚杆与顶板夹角不得小于30°，锚索由原φ17.8mm×5200mm更改为φ21.6mm×5200mm，支護间排距为1.6m×1.6m，锚索打在两排锚杆之间，在纵向上与锚杆错开，锚索采用0.4米槽钢加双锚杆垫以增加顶板的受力面积，两帮第二排锚杆由螺纹钢锚杆取代原玻璃钢锚杆，以增加巷道支护强度。

3、针对6A顶板岩层性质及现场施工观察，巷道支护必须及时可靠，严禁出现空帮、空顶的现象，两帮支护必须及时跟至巷道迎头。

4、加强员工培训，加强支护方面的知识教育，增强责任心，加大检查力度，锚杆、锚索必须达到设计的强度，保证施工的支护质量。

5、优化工艺流程，改进不当的施工工艺、施工方法、施工手段，加大对巷道顶板的管控力度，每40米安设一处顶板离层仪，密切观察顶板的变化情况，根据现场实际情况修改施工方法。

6、遇断层破碎带时，必须缩小支护密度，锚杆支护间排距0.9m×0.6m，锚索支护间排距1.6×0.6m，严控顶板。

使用风动扳手紧固锚杆、锚索张拉力均达到35MP以上，逐根进行试验紧固，通过顶板离层仪及压力表数据的观测，顶板下沉量已经控制在了0.2米以内（如顶板离层仪观测数据图2），但支护强度较大，施工繁琐，严重制约了掘进速度。

（3）技术成熟阶段

现在我矿采用了长度2.4米的Φ20㎜高强锚杆替换原有的长度2.4米Φ22㎜锚杆，锚索支护改为2米施工2根Φ21.6㎜长度5.2米的锚索，使用新型锚杆扭矩放大器对锚杆进行紧固，不仅能加大锚杆预紧力还有效的减少了风动扳手对锚杆螺母的损伤，通过对顶板离层仪数据的观测，现在顶板下沉量已经控制在0.05米范围内（如顶板离层仪观测数据图3）。与初期阶段相对比，减少了后期补打支护的人工费及材料费，与发展阶段相比减少了支护强度，节省了材料费，也增快了掘进的进尺速度，现在我矿综掘队1362队月进尺已经突破400米水平。

四、顶板支护管理及主要结论

所谓的组合梁就是用锚杆及锚索将顶板所控制的范围内有效的结合在一起，利用岩石自身承载力承受围岩所带来的压力。锚杆及锚索支护所承受的压力要平均分配，这点我们要在锚杆及锚索紧固时要使其达到的力均匀，否则，吃力最大的锚杆将会最新被折断，这样也就失去了组合梁的作用；施工期间尽量减少空帮、空顶时间，在顶板没有离层时快速的补打支护，并进行加固，我矿综掘队现正在采用一米一支护规定，相比之前2米一支护可有效控制顶板下沉量；对顶板观测要认真收集数据，及时分析总结，当变形量超过警戒值时，要及时采取有效措施进行控制并改变原有的支护形式，以减少后期的反复工程及材料、人工所消耗的费用。

作者简介：

张军亮（1978—），男，中共党员，毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业，采矿中级工程师，黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司荣华一矿总工程师、党委委员。