浅谈煤矿深井软岩巷道支护

◇能源科技◇　科技矗向导　２０１４年２０期　浅谈煤矿深井软岩巷道支护　王磊　ｌ山西焦煤汾西矿业集团公司双柳煤矿　山西　吕梁０３３０００）　【摘要】软岩巷道支护随着煤矿开采深度增加变得愈加困难，迫切需要寻找和研究新的支护技术以解决工程实际问题。针对此类矿山需　求，本文以软岩巷道支护为研究对象，在阐述了软岩的基本概念和软岩巷道支护现状的基础上．提出了可缩性金属支架结合锚注支护的复合型　支护方式，对于巷道围岩控制具有重要意义。　【关键词】深井；软岩巷道；可缩性金属支架；复合型支护　１．软岩的基本概念　软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变及高应力的岩体　之总称，分为地质软岩和工程软岩两类。前者是指强度低、孔隙度大、　胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量的膨胀性粘土　矿物的松、散、软、弱层；后者是指在工程力作用下能产生显著塑性变　形的工程岩体．工程力是指作用在工程岩体上的力的总和．它可以是　重力、构造残余应力、水平作用力和工程扰动力以及膨胀应力等．显著　性塑性变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许　变形值，并影响了工程的正常使用。工程软岩的基本概念揭示了软岩　的相对性实质．即是否为软岩取决于工程力与岩体强度的相互关系　当工程力一定时，不同岩体可能表现为硬岩特性．也可能表现为软岩　的特性，而对于同一种岩石．在较低工程力的作用下可表现为硬岩的　变形特性．在较高的工程力作用下可能表现为软岩的大变形特性　２．深井软岩巷道支护存在的问题　牵涉到工程安全问题时，人们对此关注度较高　我国历来重视软　岩巷道支护安全．尤其是在当前大多数煤炭进入深井开采模式的背景　之下．迫切需要寻找和研究新的支护技术以解决工程实际问题　但在　关于软岩巷道支护理论认识和方法研究方面还是存在一定误差．依笔　者来看主要包括以下几个方面：　（１）围岩变形破坏机理。以往人们普遍认为巷道支护仅是巷道开　挖后采取支架支护的过程　巷道支护是对围岩的支护过程这个说法没　什么问题．但必须建立在充分认识围岩变形破坏机理的基础上．只有　深入透彻地研究变形机理．才能选择适当的支护时机和支护形式．使　支护与围岩变形相协调　（２）支护对策。采用硬岩巷道的支护方式来解决软岩支护问题这　种做法是不正确的．因为软岩巷道与硬岩巷道的变形破坏特征完全不　同．需要研究适合于软岩的支护对策。　（３）支护参数。巷道稳定性是巷道支护主要考虑的问胚，选择合适　的支护参数对于巷道稳定性十分重要。以往人们通常采用工程类比　法．工程地质条件较简单时类比法基本满足要求．但在地质条件复杂　的情况下很难通过此法来决定软岩巷道支护参数。　对于软岩巷道．单纯的采用常规的锚喷支护、ｕ型钢支架等难以　控制围岩软化等引起的过量变形与破坏，其问题所在主要有以下几个　方面：①围岩自承圈厚度小，常规支护多采用端锚锚杆，其所形成的围　岩自承圈厚度较小．一般情况．锚固后围岩的自承圈厚度约为Ｏ．６ｍ，　远小于锚杆杆体长度．造成锚杆的浪费，同时难以抵抗较大的围岩压　力：②初期支护刚度过大，巷道开挖后由于围岩应力重新分布和发生　变形而对支护体产生较大的压力．它与支护体的刚度有较大的关系．　支护体的刚度越大．其抵抗围岩压力越大，如果支护刚度偏大，则不能　适应巷道开挖初期变形速度快，变形量大的特点，进而导致巷道围岩　支护变形不协调而发生破坏　３．矿井软岩巷道围岩支护的技术方案　有关专家提出利用可缩性金属支架结合锚注支护的复合型支护　方式对深部矿井软岩巷道进行控制　３．１锚杆支护加固　软岩巷道开挖过程中由于围岩的稳定性较差．巷道容易遭到破　坏。采用锚杆支护的技术方案可以使巷道上覆岩层形成一个整体．提　高了巷道围岩的稳定性。具体过程为：在巷道内每隔一段距离打钻并　钉入锚杆，岩层相与铆合，形成多个结构稳定的锥形整体．能够承受上　覆岩层的部分自重应力。由于岩层中间和破碎岩石之间裂隙的存在．　导致锚固过程中岩体变形并呈现矿压显现．释放的压力强度与原岩应　力强度十分接近，经工业试验结果表明．经锚杆支护加固后巷道围岩　加固强度相当于原岩应力强度的９４％以上　３．２可缩性金属Ｕ型钢棚加固　由于受到岩体自重应力和结构应力的影响．软岩巷道开挖后围岩　容易发生变形，主要表现为巷道底鼓、顶板下沉、两帮位移等。针对这　种情况．采用可缩性金属Ｕ型钢棚加固是一种控制围岩变形的有效方　式。它的特点之一是具有一定的可缩性．在控制围岩变形同时．也起到　保护支架的作用　这种具有较高支撑力和整体性的支护体系十分适应　于软岩巷道的支护．此外．它所具有的增阻速度及支护阻力也能满足　沿空留巷的要求　３．３注浆加固　（１）注浆原理　软岩巷道中围岩的强度和变形主要由弱面控制．因　弱面的强度及弹性模量均较低，所以巷道围岩变形量大，维护困难。注　浆可以将松散的岩石胶结成整体．提高岩体的内聚力及内摩擦角．以　加强岩体的力学性能　注浆能封闭岩石自身．不但可以防止软岩风化　和吸水软化．也将岩体强度大大增强．达到提高围岩的承载能力的目　的。　（２）注浆量及注浆时间确定　由于围岩岩体的裂隙发育不同和围　岩岩体受扰动范围的不均匀性．围岩岩体吸浆量也有较大的差异，通　常情况下以不发生大量跑浆为注浆时间　为了能够有效防止浆液在注　浆压力的作用下可能沿围岩体弱面扩散，造成漏浆、窜液等现象的发　生　注浆过程中在控制注浆量和注浆压力的情况下．也要适当控制注　浆的时间．在一般情况下注浆的时间不能过长。软岩巷道的围岩岩体　裂隙不发育或发育程度低将导致注浆速度慢和注浆浆液扩散更困难　等问题．为了达到近似理想的注浆效果．必须改进注浆压力、注浆时间　延长。　（３）注浆工艺　注浆工艺在一定程度上影响巷道围岩注浆加固的　质量。工序过程如下：　①打孔：根据巷道围岩体的周边因素与具体工程情况，按照注浆　设计的打孔参数．采用锚杆钻机打注浆孔。　②封孔：封孔质量是保证注浆压力的关键，注浆时一般采用胶管　封孔器封孔。　③注浆：在保证封孔安全可靠的情况下进行注浆，注浆顺序为底　板一两帮一顶板。　④管路清洗：应吸人清水对注浆泵和注浆管路进行清洗，防止因　浆液凝结导致堵塞注浆泵和注浆管。　４．结语　（１＇ｌ‘‘可缩性金属支架结合锚注支护”的复合型支护思路是从加固　围岩体的角度出发．有效地利用围岩的自身支撑能力，达到维护围岩　稳定性的目的：而锚注支护使巷道支护实现了支护特性的转变（被动　支护转变为主动支护１．大大提高了支护结构的承载能力，提高支护结　构的稳定性　（２）“可缩性金属支架结合锚注支护”的复合型支护，通过注浆不　仅可以提高围岩自身承载能力的强度。而且为锚杆支护提供稳固的基　础．可以有效地控制复杂的软岩巷道变形大的问题，是解决深部矿井　软岩巷道矿压显现问题的有效方法。　（３）注浆技术的应用能够加固巷道围岩．改变围岩的松散结构的　物理状态，提高围岩体的一体性。●　【参考文献】　［１］张浩．深井核心硐室“二次锚网注”围岩控制技术【ＪＪ．煤矿安全，２０１　１（４２）．　［２］王正才．注浆加固技术在及软岩巷道支护中的应用【Ｊ】ｌ采矿技术，２０１０（１０）．　［３］贺峰．煤矿软岩巷道支护技术叨．中国高新技术企业，２０１０（１５）．　４１