浅析巷道维护在软岩井巷治理中的作用

王继元

摘  要：在煤矿施工中，经常会遇到松软岩层井巷支护的问题，巷道维护影响着软岩矿井的生产。文章结合煤矿操作工程实践等进行了软岩巷道矿压变形特征、显现状况的分析，提出巷道维护可有效抵制二次来压，提高围岩应力的均衡效果，降低与膨胀引发作用力正面对抗的概率。实践经验表明，巷道维护成本明显低于一次永久支护成本。

关键词：软岩;巷道维护;井巷治理

中图分类号：TD353                文献标志码：A

0 前言

对于矿井作业而言，松软岩层井巷支护处理始终是较难解决的问题。虽然该行业经过长期分析和实践，得到了适应多种形式软岩巷道的支护方法和施工材料，但是由于松软岩层存在风化膨胀、变形快、松散性强等特殊属性，导致支护方法、支护材料的作用大打折扣，事故概率较高，借助上述支护仅可相对延长安全使用时间，无法达到永久性防护的效果。为了对空间断面进行长期安全作业，必须加强软岩巷道维护工作的分析和应用。

1 软岩巷道的变形特征

该文借助某典型三软岩层矿井进行分析，该煤矿含煤层主要包括泥岩、黏土等物质，内部含有高岭土、蒙脱石等成分。岩层强度差、稳定性低、结构较为松散，一旦发生围岩暴露极易产生风化、受潮、膨胀等后果。受岩层构造影响，该煤矿的巷道支护存在极大困难。结合矿区实际状况进行总结，一般状况下，软岩巷道的破坏变形特点如下。

1.1 围岩变形具有时间效应

围岩变形一般具有较为明显的时间效应，具体表现为：来压快、持续时间长，无法在短期内达到稳定状况。其整体变形周期大概可分为3个阶段：急剧变形期，巷道开掘后，岩体结构随之发生改变，主要以膨胀为主要形式，岩体的可塑性较强，变化较快，一般形式的支护结构是无法抵抗该阶段变形所带来的破坏效应。衰减期，经过上述迅速变性后，围岩容易形成塑性圈，其压力降低明显，巷道变形趋势下降。稳定期，当围岩结构逐渐形成塑性圈后，压力会逐渐移至岩层深部区域，此时巷道便进入了稳定变形期。

1.2 抗震效果差

围岩结构一般抗震效果差，对外界机械振动、采动等具有较为敏感的反应。受岩层结构松散性较差影响，其变形区域会相对较大。如果巷道周边进行新巷道的开挖，或者巷道距离开采区距离较短时，极易导致该巷道的平衡性受到威胁，此时岩层应力一般会重新分布。巷道必须进入一个新的稳定周期。煤矿施工作业中，即使增加煤柱高度，当采区某一工作面进行回采后，都会对巷道造成一定影响。

1.3 深度增加导致地压增大

开采深度增加，围岩应力作用便会显著增加，进而容易引发较为强烈的变形。当煤矿地质条件、层位大体一致时，增加深度140m，并在大巷区域借助半圆料进行支护，至一水平位置为止，一般不会发生较为明显的破坏性作用，变形危害较低。但是当深度增加至300m位置后，大巷道区域即使采用全封闭圆碹支护，也容易发生明显的破坏性变形，巷道未投入使用就需要进行多次返修处理，维护工作量较大。

1.4 井下水对巷道矿压的影响

由于软岩遇水发生膨胀、泥化，这一特点导致有水巷道区域会发生较为明显的矿压效应，与无水巷道相比，前者变形幅度更大。长期受地下水浸湿，或者地表水流通的巷道，更易发生变形，变形的代表性特征为：底鼓、两帮区域会发生明显位移，同时这个过程是一个连续性的动态变化过程。

2 巷道维护对软岩矿井稳定运作的重要价值

受软岩巷道变形、矿压显现等属性影响，一般在软岩巷道开挖作业起，其发展便处于一个动态、变形的过程，同时上述变形作用一般与周边环境状况息息相关。为此，在巷道支护处理中，必须加强阻力作用、破坏效果及二者关系的合理分析。加强巷道维护时机的考虑，及时进行支护阻力的强化处理，避免支护强度不足等引发的变形。如某煤矿采区作业中采用料石砌碹支护，支护中首次压力并未完全释放，相关作业人员放松了巷道维护的关注度。当采动作用力发生后，巷道岩层发生了较为明显的变形，料石碹顶部、拱部发生了压碎现象，同时周边区域向巷道内移趋势明显，断面区域明显缩小。该煤矿后续作业中，受应力影响断面仍继续缩小，导致的后果是运输无法按照预期要求进行，迫使开采面作业提前撤出。同时输送机的机头无法取出被迫遗留在巷内区域。受上述案例影响，该矿区针对新开掘带式运输巷道进行处理中，首次压力释放后便进行了新应力状况的核查、控制，结合地段差异等进行了挂钢筋、混凝土喷射施工等操作。由于巷道維护及时，经回采面动压作业处理后，对其进行了局部加固处理，目的在于保证带式输送机的稳定工作效果。综上所述，必须保证巷道维护的完整性，抓紧时机对其进行有效处理，保证达到新的应力平衡效果，避免巷道变形等引发的负面效应。

此外，部分矿区在投入运行开采后，岩层的软弱性有所增加，这对巷道维护工作而言，显著增加了其工作难度、工作任务量，从保证矿井正常开采出发，部分矿区还需在投运后进行维修团队的组建，实施巷道二次维护。从中可以看出，软岩矿井中的巷道维护对矿区正常运作而言是关键工序。未经长期连续处理的巷道维护会导致后期煤炭产量的不可控性。

3 巷道维护可抵抗二次来压作用力

合理有效的巷道维护，可显著抵抗二次来压，从而保证围岩应力的平衡效果，降低巷道破坏等引发的负面效应。一般状况下，巷道施工后，新围岩作用力如果超过其强度，会显著增加岩层松动状况，松动层的扩散会导致围岩变形问题，且该变形影响作用会不断扩散。另一方面，松动圈作用力大于支架应力的状况下，巷道还会产生程度各异的破坏现象。当压力释放后，或者巷道受外界作用刺激形成新的应力作用时，便及时进行巷道维护工作的开展，则其变形概率会显著降低;倘若不能及时对其进行处理和控制，极易导致巷道变形、破坏，严重时会导致巷道报废。洼东地区某煤矿在开采后期，正处于项目末期阶段，相关人员存在一丝侥幸，并未对松动圈的应力作用进行及时处理，维护支撑作用不强，最终结果导致松动圈的负面作用显著增加，应力作用下导致巷道发生了较为严重的局部变形，并最终导致巷道塌落的结果。倘若在巷道初次泄压后便进行有效干预，借助巷道维护进行处理，整个项目工程可能会如期进展。

回采面推进中，采场顶板岩梁一般会对支柱、矸石等起到支撑作用。塑性梁、弹性梁也会将自身重量传递给巷道支护体结构上端。必须及时对巷道支护进行保护和支护处理，保证其达到应力平衡状态，降低巷道塌落概率。

4 巷道维护对企业经济效益的积极影响

软岩巷道维护管理中，其主要目的是有效处理围岩变形作用下的膨胀里，将其控制在一定范围内，并借助巷道维护对其进行有效处理，提高围岩应力的均衡效果，保证整个巷道的完整性、稳定性。由于巷道维护降低了膨胀压力的通，使该方法与永久支护相比成本明显下降。

当下大部分企业管理中，一般不会选择费用过高的一次性永久支护处理方法，多是依靠巷道维护进行处理，这是软岩矿井处理中的常见方法，经济效益显著。为此，加强巷道维护在软岩工程处理中的重视度，积极推进巷道维护相关工作的开展，是保证矿区稳定效果的必要途径，对矿井长期安全生产作业、提供企业经济效益而言起到了保障性功效。

参考文献

[1]崔非非，种丽丽.沿空掘巷巷道矿压观测及维护困难原因分析[J].山东煤炭科技，2017（3）：28-29.

[2]张农，韩昌良，阚甲广，等.沿空留巷围岩控制理论与实践[J].煤炭学报，2014（8）：1635-1641.

[3]迟元品，张玉才，刘志新.巷道维护在软岩井巷治理中的重要作用[J].科技大视野，1999（7）：10.