浅析煤矿深井高应力软岩巷道支护技术

王润超

摘 要：在我国经济建设与运行中煤炭占据着重要的地位，随着浅部煤层资源的日渐枯竭，因此需要增加开采深度。从而巷道掘进支护与维护问题成为难题之一。然而单一的主动支护和被动支护，无法有效地完成对巷道聚剧烈变形和和持续蠕变的控制。在高应力软岩巷道传统锚杆支护技术难以提供稳定、有效的承载结构，然而被動支护形式，尽管能依靠其护表作用有效提高浅部围岩的稳定性，但对于围岩的强烈变形依旧无法抵抗。因此，文章从多角度进行剖析，希望能够对煤矿资源的开发和利用起到启示和帮助的作用。

关键词：深井;高应力;软岩巷道;支护技术

引言

深部矿井的安全软岩巷道支护的质量和水平起到决定性作用。然而，软巷道的支护质量和水平又与矿工生命财产安全息息相关，因此，必须给予相应的重视，避免矿难事故的发生。在当下，由于多种因素的存在，矿井深度在不断加深。随之而来的高应力软岩巷道也给我们提出了更高的要求和挑战。能否安全生产高应力软岩巷道起着尤为重要的作用。强度比较低、岩土缝隙比较大是高应力软岩具有的特点。其巷道的变形特征以及对变形的影响新因素也有一定的特殊性。本文将从对深井高应力软岩巷道造成影响的多角度出发。分析原因并给出相应的对策，希望读者能从下文中获得启发。制定出更为妥善的安全防护方案。

1 分析巷道围岩变形特征及破坏因素

1.1分析巷道围岩变形特征

作为我国最常用的能源之一的煤矿资源。如何对其更好的开发和利用，成为值得我们每一个人关注的问题。而矿产采集中的安全问题也尤为重要。因此，我们必须对深井高应力软岩巷道的支护工作给予相应的重视。可是深井巷道要承受很高的高应力。而对巷道产生高应力的因素也在不断增加。所以，我们必须全面掌控巷道的结构。从而实现对破坏不稳定性的因素加以了解和控制。以下我们将分析放到围岩变形的特征。

建设初期巷道围岩变形快，稳定性差。在巷道支护工程实施初期，围岩稳定性差是深井高应力巷道普遍具有的特征。与此同时，在这个时期的巷道围岩，自稳时间比较短，所承受的压力却比较大。从而造成了变形程度比较大。并且这种状态要持续很长一段时间。有时，严重的情况还会对围岩支护的整个系统带来很大的安全威胁。从而造成支护承受力分布不均。

由于巷道围岩变形量会有所不同，且变形的范围也十分大。在进行软岩巷道开挖的过程中，

开挖后，由于巷道周围受到的挤压程度不同，从而也就造成了不同程度移位现象的产生。移位现象主要表现在，软岩巷道支护板所产生的板块错位移动以及顶板向下移动的现象。可是，由于变形范围过大，或是不同变形部位变形程度有所不同。给支护检查和二次支护造成不必要的困难。严重的情况，还会造成支护墙体出现裂痕，从而造成巨大的安全威胁。

1.2分析深井高应力软岩巷道破坏因素

选择支护方式：在一般情况下，选择支护方式要依据矿井的实际情况来确定。如果采用不合理的支护方式，很容易对锚杆的支护能力造成影响。还有可能产生墙体开裂的严重支护问题。

地下水的因素：当矿井开掘到一定深度后，很容易受到水的侵蚀和软化。从而使向道支护产生困难。从而也改变了支护环境，造成应力不均，使得支护更难以进行。在多重因素的作用下，使得围岩更加容易遭到破坏。

2 探究深井高应力软岩巷道控制变形和支护的方法

2.1探究深井高应力控制软岩巷道变形

巷道围岩减压产生相应的力的释放。在高应力的状态下巷道需要承载很大的荷载，由于初期围岩变形速度非常快，人们难以对其控制。而且常规的支护方法往往很难起到所需的效果。所以要采取释放应力的方法。从而降低巷道围岩应力的最大值，从而减小由于稳定蠕变向稳不定蠕变的转变。进而有效的控制巷道围岩发生形变。

2.2探究控制变形的支护方法

锚杆支护围岩强度强化理论，这种理论，适用于支护围岩松软、破碎及结构复杂的巷道，这种支护方法采用强度较高的锚杆支护。能够很大程度的改善锚固定岩体的力学特性。从而改变围岩对力的承受状态。这种承载结构可以使锚固区域的岩体形成统一结构，进而有效围岩向破碎区、塑性区的发展的趋势。这种承载结构十分有利于巷道对，围岩的稳定。

锚注加固技术，就是用注浆来对围岩的结构面进行填充。使得破碎的岩体能够重新胶结形成一个整，使得围岩的整体承受能力有所提升。进而，使得锚杆、锚索的锚固能够拥有十分可靠的着力点。从而，更为有效地阻止巷道岩发生形变。此外，注浆泵选用可调压的气动注浆泵，注浆时本着先稀后稠的原则，注浆过程中可以逐步增大水泥浆的浓度，并适量加入水玻璃。采用锚网索喷支护加上注浆加固技术能够有效地控制巷道围岩的变形。

2.3 U型钢可伸缩性支架支护

下面介绍的这种方法比较适用于膨胀性岩层，断层破碎带。由于U型钢架具有可伸缩的特性。并且有着较好的支撑能力。在一定条件下压缩支架，支架上的荷载会降低。在实际使用的过程中往往很难发挥出U型钢可伸缩性支架的支撑能力。造成这种情况的因素是，在支架背后形成不同尺度的空穴是巷道掘进和支持工艺都难以避免的问题。也就造成了围岩和支架不能非常完美的贴合在一起。这也就间接造成了，围岩发生形变时支架无法均匀载荷，从而产生了失去稳态而发生形变，进而造成支架的受力情况发剧烈的改变，造成支架产生弯曲和扭曲的不良形变，而导致失效，安全生产需要进一步加大支护的阻力，进而引发钢支架的质量增加，钢材使用量增大，支护成本提高等一系列问题。

2.4合理优化布置全岩大巷巷道

根据相关测定的最大水平应力方向布置巷道，从而保证巷道在低应力的条件下掘进。影响是锚杆支护巷道围岩稳定性的关键因素之一是最大水平主应力的大小及方向，经过理论分析得出，在相同煤柱时，最大水平主应力与巷道夹角为90°时煤柱的变形量约为夹角0°时的1.3倍，巷道底鼓量约为夹角0时的2.2倍，所以最大水平主应力与巷道轴线的夹角愈小愈有利于巷道围岩的稳定。

参考文献

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