朱勝利

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十三礦，河南 平頂山 467000）

淺析深井高應(yīng)力巷道圍巖變形特征及控制

朱勝利

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十三礦，河南 平頂山 467000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國對(duì)煤炭資源的需求也越來越大，目前許多大型煤礦經(jīng)過幾十年的開采，淺部煤層已經(jīng)接近枯竭，因此煤礦紛紛開始向深部挖掘。煤礦向深部開采意味著煤礦的開采工作將在高應(yīng)力環(huán)境中工作。本文中，我們對(duì)深井高應(yīng)力巷道圍巖的變形特征進(jìn)行分析，提出了控制圍巖變形的一些具體措施。

深井高應(yīng)力；圍巖變形特征；控制措施

因?yàn)槊旱V逐漸向深部挖掘，所以在開采過程中經(jīng)常出現(xiàn)巷道嚴(yán)重破壞的情況，并且開采工作面的圍巖穩(wěn)定性也極差。為做好深井巷道的支護(hù)工作，保證開采作業(yè)的安全進(jìn)行，我們有必要分析高應(yīng)力下巷道圍巖的變形特征，并且要針對(duì)變形特征采取合適的控制措施，以保證煤礦的正常工作和安全生產(chǎn)。

1 深井高應(yīng)力巷道圍巖的變形特征

以十三礦為例對(duì)深井巷道的圍巖形變進(jìn)行分析。該礦井地質(zhì)屬于二疊紀(jì)，并且該礦井所在礦區(qū)已經(jīng)有了幾十年的開采歷史，目前其開采主要是深井開采，因此該礦井符合深井巷道圍巖變形特征的研究要求。

1.1 該礦井巷道的現(xiàn)狀

經(jīng)過幾十年的開采，該礦井巷道以及圍巖出現(xiàn)了許多的問題，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

第一，巷道內(nèi)的地壓明顯增高。在礦井進(jìn)入深部開采后由于礦井深度以及巷道圍巖復(fù)雜應(yīng)力結(jié)構(gòu)的影響，巷道圍巖所受壓力明顯提高，圍巖變形比較明顯，因此開采過程中經(jīng)常出現(xiàn)支護(hù)失效等問題，這給開采作業(yè)帶來了嚴(yán)重的安全隱患，影響了開采的持續(xù)進(jìn)行。

第二，深井巷道圍巖強(qiáng)度低，巷道地形復(fù)雜。由于深度的增加，巷道圍巖的主要構(gòu)成成分也發(fā)生了明顯的變化，深井圍巖的成分主要是膨脹性較高的礦物質(zhì)以及粘土含量高的礦物質(zhì)，這種圍巖在高應(yīng)力的作用下變形十分明顯，因此巷道呈現(xiàn)出軟巖巷道的特征。

第三，深井巷道底板膨脹以及頂板下沉現(xiàn)象比較嚴(yán)重。由于深度的增加，巷道頂板所受的壓力也在不斷增加，再加上巷道圍巖多為軟巖，因此巷道內(nèi)頂板沉降現(xiàn)象比較嚴(yán)重。并且，深井巷道內(nèi)的水平應(yīng)力也在增加，以至于底板膨脹的現(xiàn)象頻繁發(fā)生。

第四，深井巷道對(duì)受力十分敏感，經(jīng)常出現(xiàn)突然失穩(wěn)的狀況。由于巷道內(nèi)軟巖增多，巷道地壓力增高，因此巷道的受力敏感性不斷增大，稍微一點(diǎn)受力的變化就會(huì)使巷道失穩(wěn)，從而出現(xiàn)冒頂、突水等狀況。

1.2 深井巷道的變形特征分析

為做好深井巷道的支護(hù)工作，必須掌握深井巷道圍巖的變形規(guī)律，因此我們有必要對(duì)巷道圍巖進(jìn)行一系列的檢測研究以發(fā)現(xiàn)深井巷道圍巖的變形規(guī)律。本文中，針對(duì)該礦井的特點(diǎn)，采用了多基點(diǎn)位移監(jiān)測的方法。具體的操作如下：首先，我們按照地形特點(diǎn)將深井巷道分成不同的6段；其次，在不同分段內(nèi)我們都設(shè)置了監(jiān)測站；最后，每一組監(jiān)測站中，我們都在巷道的頂部和兩側(cè)安裝了監(jiān)測儀，以實(shí)時(shí)記錄巷道圍巖的變形情況。

第一，深井巷道在高應(yīng)力的作用下會(huì)發(fā)生很大的變化，其中巷道頂板的形變速度與形變量都遠(yuǎn)大于巷道兩側(cè)的形變量與形變速度。

第二，深井巷道圍巖的形變?cè)诓煌臅r(shí)期有不同的特征。在開采初期深井巷道圍巖的形變速度逐漸加快，圍巖形變量最大；在開采中期圍巖的形變速度逐漸的變緩，形變量也逐漸變小；在開采的后期，圍巖的形變趨于穩(wěn)定，而且形變速度逐漸平穩(wěn)，圍巖形變位移最小。

2 高應(yīng)力巷道圍巖形變的控制措施

2.1 圍巖支護(hù)工作中的原則

為防止圍巖形變所造成的安全事故的發(fā)生，需要采取必要的支護(hù)措施以控制圍巖的形變，并且在支護(hù)工作中我們要遵照一定的支護(hù)原則。

第一，支護(hù)目的是對(duì)圍巖形變提供一定的阻力，從而限制圍巖的向縱深形變。按照這一原則，在支護(hù)時(shí)我們尤其要注意增強(qiáng)支護(hù)的強(qiáng)度，避免出現(xiàn)危巖以及形成較大的破碎區(qū)，從而增強(qiáng)圍巖的約束力。

第二，支護(hù)注漿操作要以改善圍巖的性質(zhì)為主要目標(biāo)，并且注漿要能夠有效的提高錨固地基的穩(wěn)定性。按照這一原則，在注漿支護(hù)中要注重提高圍巖的自身承重能力以及圍巖的整體性，并且要使錨桿得到有效固定，從而有效的控制圍巖形變。

第三，在支護(hù)工作中要進(jìn)行二次支護(hù)。在第二次支護(hù)作業(yè)中，要重點(diǎn)關(guān)注支護(hù)的強(qiáng)度以及高度，并且要結(jié)合實(shí)際的圍巖形變情況重新加固圍巖，從而有效的控制圍巖形變。

2.2 控制圍巖形變的具體措施

該圍巖工程通過一次支護(hù)和二次支護(hù)來控制圍巖的形變，接下來便分別展開研究。

2.2.1 一次支護(hù)措施

經(jīng)過大量的分析研究，我們發(fā)現(xiàn)如果在巷道的第一次支護(hù)中采用剛性支護(hù)，此時(shí)支護(hù)不利于圍巖形變壓力的釋放，從而會(huì)造成更嚴(yán)重的圍巖形變，因此在一次支護(hù)中我們一般都采用柔性支護(hù)，以減少圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力。接下來我們以錨網(wǎng)索噴方式為例，對(duì)一次支護(hù)進(jìn)行介紹。

采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)時(shí)，要考慮到材料的選擇，首先，選用冷拔鋼筋組成的金屬網(wǎng)，同時(shí)金屬網(wǎng)格的寬度以及長度都要符合實(shí)際的工作要求；其次，我們還要選擇合適規(guī)格的錨索；最后，要合理的規(guī)劃錨索的間距以及錨桿之間的間距，并且要嚴(yán)格的按照施工要求，安裝錨桿以及金屬網(wǎng)。

2.2.2 二次支護(hù)措施

由于圍巖應(yīng)力的作用，一次支護(hù)在使用時(shí)會(huì)逐漸的失效，從而造成圍巖形變控制的失效，因此我們要在一次支護(hù)完全失效前及時(shí)的進(jìn)行二次支護(hù)，以控制圍巖的形變。二次支護(hù)我們一般采用強(qiáng)支，這樣可以避免圍巖形變進(jìn)一步加劇，這是因?yàn)槎沃ёo(hù)主要目的是補(bǔ)償圍巖因形變而降低的切向應(yīng)力。

實(shí)踐中主要采用錨桿、注漿錨索和鋼筋梯結(jié)合的方式進(jìn)行支護(hù)。首先，錨桿的規(guī)格要與一次支護(hù)中的錨桿規(guī)格一樣，二次支護(hù)的錨桿主要設(shè)置在一次支護(hù)中兩排錨桿的中間；其次，注漿錨索也要設(shè)置在原來支護(hù)中的兩排錨索之間，同時(shí)要注意錨索型號(hào)的選擇；最后，選擇合適規(guī)格的鋼筋梯并按照施工要求進(jìn)行鋼筋梯的安置，從而確保圍巖的穩(wěn)定。

3 結(jié)語

深井高應(yīng)力巷道的圍巖形變控制是深井巷道支護(hù)的重要課題，它直接關(guān)系到深部礦井日常生產(chǎn)的效率與安全，因此研究深井高應(yīng)力巷道圍巖的變形特征具有十分重要的實(shí)踐意義。

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