【摘 要】 回采巷道圍巖控制技術(shù)的操作環(huán)境一般比較復(fù)雜，極松軟煤層、深井高應(yīng)力、破碎圍巖等都會給回采巷道的控制與維護(hù)帶來諸多困難。經(jīng)實(shí)踐研究，可采取層位優(yōu)化技術(shù)、打卸壓孔結(jié)合打設(shè)鎖腿梁方法以及錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)等技術(shù)來有效控制各種復(fù)雜條件下的回采巷道圍巖控制，避免因支護(hù)系統(tǒng)不完善而產(chǎn)生反復(fù)的巷道修復(fù)和維護(hù)，給煤礦生產(chǎn)帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

【關(guān)鍵詞】 復(fù)雜條件 ；層位優(yōu)化 ；鉆孔卸壓 ；錨網(wǎng)索

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對煤礦資源的需求也越來越供不應(yīng)求，而煤礦開采環(huán)境隨著采深的逐步增加也越來越復(fù)雜，煤礦開采事故的發(fā)生率也未得到有效降低，而大部分煤礦事故則是由于不同開采環(huán)境的支護(hù)設(shè)計(jì)缺乏合理的科學(xué)依據(jù)，導(dǎo)致礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈、巷道變性破壞出現(xiàn)塌落。平時修復(fù)和維護(hù)工作不到位，缺乏科學(xué)合理依據(jù)的支護(hù)方式的選擇也給煤礦生產(chǎn)增加了支護(hù)成本，未能充分利用支架復(fù)用率，支護(hù)結(jié)構(gòu)帶來的維護(hù)難題得不到很好的解決。

回采巷道圍巖控制技術(shù)是動壓巷道中應(yīng)用的一種特殊的技術(shù)。理論上來說，回采巷道圍巖控制技術(shù)是不能廣泛應(yīng)用的，而且國際上對這種技術(shù)并不具備一套完善的報(bào)道，缺乏必要的參考資料。但在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，回采巷道圍巖控制技術(shù)可有效減輕圍巖與支護(hù)破損問題，為礦井正常生產(chǎn)提供可靠地技術(shù)保障。

2 應(yīng)對7煤復(fù)雜條件采用的層位優(yōu)化技術(shù)

2.1 7煤的復(fù)雜條件

7煤的組成形式比較復(fù)雜，其煤層一般包括砂泥巖互層、71煤、泥巖、72煤等不同巖性的層面，通常72煤、72煤中會含有夾矸和半煤巖。7煤復(fù)雜條件還表現(xiàn)為泥巖充滿巷道底板，具有較差的巖性；其圍巖高程度破碎性、工作面回采以及夾矸互層的問題會造成高應(yīng)力現(xiàn)象。

2.2 層位優(yōu)化技術(shù)

層位優(yōu)化技術(shù)包含兩種不同挖掘?qū)游坏姆桨?。方案一：可?1煤底板作為巷道頂板，從72煤層底板開始挖進(jìn)，巷道高度為3.2米，寬度為4.9米；方案二：以71煤頂板為巷道頂板挖進(jìn)，巷道高度和寬度同方案一的設(shè)置相同。兩種方案均可選擇同種頂板錨桿和幫部錨桿做支護(hù)，錨桿間排距也可保持相同。

做理論研究時，可采用FLAC3D數(shù)值模擬過程來提供數(shù)值模擬結(jié)果，以比較兩種方案哪一個更具有優(yōu)勢。通過研究數(shù)值模擬結(jié)果可發(fā)現(xiàn)：方案一中巷道變形情況特別是兩幫最大移盡量都明顯大于方案二，因此，方案二比方案一更具優(yōu)勢。

但在實(shí)際工作中，受諸多環(huán)境因素的影響，層位挖掘還需經(jīng)工程實(shí)踐來判定。另外，方案二雖然優(yōu)于方案一，但其兩幫移盡量仍然很大，在回采期間巷道的變形問題可能會受到因?yàn)閭?cè)向支撐壓力的影響而加劇惡化，因此礦井技術(shù)人員需要采取其他相關(guān)措施來完善方案二，以有效解決巷道變形問題。

3 極松軟煤層的錨桿鎖腿梁技術(shù)

3.1 極松軟煤層的特點(diǎn)

極松軟煤層因其土層極其松軟，巷道的挖掘過程中比較容易進(jìn)行，但也正是因?yàn)檫@個特點(diǎn)導(dǎo)致其維護(hù)工作特別困難，一般的支護(hù)方式往往不能滿足極松軟煤層支護(hù)的需求，達(dá)不到良好的支護(hù)效果。

3.2 打卸壓孔結(jié)合錨桿鎖腿梁技術(shù)

3.2.1 鉆孔卸壓技術(shù)

巷道開始挖掘后，巷道兩側(cè)會由于巷道上方露出的巖層重量的偏移而形成應(yīng)力集中區(qū)域，而應(yīng)力集中區(qū)在挖掘工作中還會擴(kuò)展，其具體數(shù)值容易受到挖掘周邊環(huán)境的影響而改變。

巷道成形后，一般會在巷道兩幫打卸壓孔，這樣可為變形留有一定的施展空間，并轉(zhuǎn)移巷道周邊的高應(yīng)力到巖層內(nèi)部，增寬應(yīng)力降低區(qū)，以減少幫部變形，使巷道趨于穩(wěn)定，以達(dá)到卸壓的效果，可以做到合理改善層位優(yōu)化技術(shù)的方案二的實(shí)施。卸壓效果的好壞取決于卸壓孔的長度、卸壓孔距離以及卸壓孔的直徑，一般來講，卸壓孔的長度同支承壓力向圍巖內(nèi)部轉(zhuǎn)移的深度相同。

3.2.2 錨桿鎖腿梁機(jī)理分析

U型鋼拱形可縮性支架是國際上通用的用于支護(hù)技術(shù)的支架，其高承載力、可縮性、強(qiáng)護(hù)表的特點(diǎn)能夠廣泛應(yīng)用在極破碎性巷道或遇到錨網(wǎng)支護(hù)出現(xiàn)變形后的支護(hù)工作中。但是目前的U型鋼拱形可縮性支架的研究還不夠完善，其承載性的利用還不夠充分，不能在支護(hù)工作中作為“主力軍”來抵抗側(cè)幫變形，若工作環(huán)境極其復(fù)雜，這個缺點(diǎn)就很容易導(dǎo)致架棚扭曲、折斷，甚至更為嚴(yán)重的后果：倒棚，以致發(fā)生安全質(zhì)量事故。

實(shí)際的工程實(shí)踐中，工作人員總結(jié)出一條支護(hù)結(jié)構(gòu)補(bǔ)償原理。因此，可以根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償原理來彌補(bǔ)U型鋼拱形可縮性支架因承載性不夠造成的失穩(wěn)破壞問題。由原理可知，若要大幅提高支護(hù)結(jié)構(gòu)總體上的承載能力，保持其結(jié)構(gòu)的較強(qiáng)的穩(wěn)定性，可在支護(hù)結(jié)構(gòu)的某些位置根據(jù)需要施加相應(yīng)大小的結(jié)構(gòu)補(bǔ)償力。結(jié)構(gòu)補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)核心是穩(wěn)定裝置的設(shè)計(jì)，穩(wěn)定裝置要根據(jù)圍巖的特點(diǎn)以及需要進(jìn)行“補(bǔ)償”的U型棚當(dāng)前的穩(wěn)定性來設(shè)計(jì)，注意結(jié)構(gòu)補(bǔ)償位置的確定要謹(jǐn)慎，結(jié)構(gòu)補(bǔ)償能否起到穩(wěn)定作用的關(guān)鍵就是機(jī)構(gòu)補(bǔ)償位置的確定。穩(wěn)定裝置有多種選擇方式，通常會采用高剛度的鋼筋網(wǎng)，有時也會用限位卡纜和錨桿鎖腿梁，它們都可起到增強(qiáng)U型鋼拱形可縮性支架的穩(wěn)定性與抗側(cè)壓的能力，讓U型鋼拱形可縮性支架支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載性能更優(yōu)越，有效減小兩幫移盡量，改善巷道變形問題，提高巷道整體的穩(wěn)定性。

打卸壓孔結(jié)合錨桿鎖腿梁技術(shù)可更加有效的控制巷道變形，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的維護(hù)性能，以滿足煤礦工程安全生產(chǎn)的需求。安全工作做得到位，就可有效減少平時的維護(hù)工作，從而降低工人的勞動強(qiáng)度和維護(hù)費(fèi)用，提高勞動、工作效率，更能有效降低煤礦工程安全質(zhì)量事故的發(fā)生，讓工人脫離“礦難”的困擾，在很大程度上保證了高效、安全的煤礦工作。

4 深井高應(yīng)力破碎圍巖的控制技術(shù)

4.1 破碎圍巖的危害

回采巷道周圍的破碎、下沉甚至塌落的圍巖導(dǎo)致煤層松軟，即使在煤層比較淺的地方，其維護(hù)工作也相當(dāng)困難，越往深處破碎圍巖帶來的維護(hù)難題越明顯。因?yàn)楸緦酉锏赖膰鷰r一般會受到雙重支撐壓力的作用，因其本身的易碎性更加容易導(dǎo)致圍巖產(chǎn)生變形活動，會引發(fā)巷道的嚴(yán)重變形，直接對礦井的經(jīng)濟(jì)效益造成損害。

4.2 破碎圍巖回采巷道圍巖的控制

對于極破碎圍巖的煤層巷道，其頂板支護(hù)可采用錨桿、鋼帶、鐵托板、金屬網(wǎng)、錨索、等器材，而兩幫錨桿支護(hù)則可選擇錨桿、鋼筋梯梁、鐵托板、金屬網(wǎng)等器材，同時要嚴(yán)格加強(qiáng)對施工質(zhì)量的管理，以保證運(yùn)輸巷圍巖條件并解決施工過程中爆破產(chǎn)生的問題。在進(jìn)行爆破時可采用“預(yù)留爆破”的爆破方法，爆破所用的炸藥量不能太多，可通過“手稿成形”等人工手段完成挖掘任務(wù)，能在一定程度上保證煤礦施工質(zhì)量。另外，在挖掘時要注意控制循環(huán)進(jìn)度，盡量減少頂板和兩幫的暴露時間和面積，爆破后要對巷道斷面及時進(jìn)行支護(hù)，防止巷道的頂板出現(xiàn)離層或脫落現(xiàn)象。挖掘時可根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件適當(dāng)安排兩臺錨桿機(jī)，以做到上文提到的卸壓孔的打鉆和安裝錨桿同時進(jìn)行，加固支護(hù)結(jié)構(gòu)。鋪網(wǎng)時嚴(yán)格要求金屬網(wǎng)的質(zhì)量，以對頂板和兩幫產(chǎn)生理想的徑向約束作用。一般支護(hù)工作完成后還要對煤幫按照先上后下的順序?qū)蓭瓦M(jìn)行刷幫，注意要預(yù)留煤幫，預(yù)留的煤幫一般與掘進(jìn)迎頭相差3排左右的錨桿，而錨索則滯后于錨桿3米左右。

實(shí)踐證明，采用以上綜合技術(shù)會基本穩(wěn)定巷道圍巖變形問題，支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠有效地起到支護(hù)作用，且錨網(wǎng)帶等材料費(fèi)明顯少于U型鋼拱形可縮性支架材料，能更有效地提高煤礦工程中回采巷道技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益，同時兼具安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，施工過程做到“防患于未然”，能夠明顯減少安全質(zhì)量事故的發(fā)生。

5 總結(jié)

回采巷道挖掘工作環(huán)境一般比較復(fù)雜，要針對不同的工作環(huán)境要采取不同的控制技術(shù)和器材材料來解決支護(hù)等問題，讓巷道變形程度達(dá)到最低，以穩(wěn)定的支護(hù)系統(tǒng)保持巷道圍巖的穩(wěn)定性，避免巷道修復(fù)和維護(hù)帶來的不必要的經(jīng)濟(jì)損失，保證煤礦正常生產(chǎn)。

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