【摘 要】本文運用巖石力學、采礦學、煤田地質(zhì)學等相關(guān)理論知識，對在斷層構(gòu)造影響作用下南山煤礦東部區(qū)深部軟巖破碎圍巖穩(wěn)定性的特征和原因進行分析研究，分析了在有斷層影響和無斷層影響條件下U型鋼架棚支護和錨桿支護保障的巷道圍巖穩(wěn)定的性能。根據(jù)現(xiàn)場實際，改進了常規(guī)支護方式，采取了36馬蹄形圈棚被動支護，結(jié)合錨網(wǎng)索主動支護，形成圍巖穩(wěn)定控制的復合支護技術(shù)，提高了深部軟巖的支護效果。

【關(guān)鍵詞】斷層；破碎圍巖；構(gòu)造應力；復合支護

0.前言

隨著開采歷史和能源需求量的增加，煤炭資源開發(fā)由淺向深發(fā)展成為客觀的必然規(guī)律。進入深部開采后，由于巷道圍巖處于“三高一擾動”的復雜力學環(huán)境，工程圍巖的地質(zhì)力學環(huán)境較淺部發(fā)生了很大變化，從而使深部巷道圍巖表現(xiàn)出其特有的力學特征現(xiàn)象。對于深部礦井巷道支護及穩(wěn)定而言，進入深部開采后，巷道變形劇烈、維護困難、支架折損嚴重、返修率高、維護費用成倍增加，安全狀況惡化等嚴重影響和制約了我國礦井煤炭的高效開采。針對東部區(qū)-180巷道，采取36馬蹄形圈棚被動支護、結(jié)合錨網(wǎng)索主動支護形成圍巖穩(wěn)定控制的復合支護就是針對目前所采用的支護形式中存在的問題，而設計的具有針對性的、有效的支護手段。

1.工程概況

南山礦東部區(qū)位于南山井田東部，是南1斷層及南18斷層所夾地壘狀孤立塊段，大致呈南北軸向的紡錘形分布。東部區(qū)開拓方式為暗斜井（機道下山、軌道下山、回風下山）、分層石門聯(lián)合開拓方式。東部區(qū)地質(zhì)構(gòu)造比較復雜，南山煤礦東部區(qū)主要斷層構(gòu)造為南1、南6和南18斷層等，建成的巖巷受斷層構(gòu)造應力的影響，特別是處在構(gòu)造影響范圍內(nèi)的巷道，圍巖松散多呈現(xiàn)軟巖特征，動壓強烈，變形嚴重，支護極其困難。南1斷層：井田內(nèi)最大的反斜正斷層，斷層面平直，光滑，斷層檫線明顯，斷層兩盤巖石較完整有明顯的引捩現(xiàn)象，斷層帶1.5米。南18斷層：井田東部落差200米左右的正斷層，貫穿整個井田，斷層兩盤巖石破碎，斷層帶20米左右，帶內(nèi)有疏松角礫巖，并且有斷層滴水，對東部區(qū)開采影響較大。南6斷層：逆沖斷層，落差50-100米。斷層面呈波狀，斷層兩盤巖石極破碎，圍巖破壞嚴重，呈小碎塊狀，擠壓破碎帶寬40-80米。大斷層產(chǎn)生許多次生斷層，彼此切割，錯綜復雜，對煤層的正常賦存造成嚴重的破壞，煤層變化較大，煤層不連續(xù)，局部煤層因斷層影響缺失或者傾角較大。

東部區(qū)-180運輸大巷段沿巖層走向布置，巷道形狀為直墻半圓拱，墻高1.2m，寬4.4m，采用普通錨網(wǎng)支護，支護所用錨桿間、排距均為1.0m，每排11根。噴碹厚度0.2m，局部打錨索，錨索間排距2m；其中有10.0m巷道因存在“樓上樓”巷道，設棚10架確保支護強度，棚距1.0m。該段巷道初次施工期間，場子炸幫、炸頂、間歇性來壓。U型棚設完后，施工期間來壓，U型棚頂梁以肉眼可見的幅度下縮，局部壓力大處有崩卡子現(xiàn)象，原支護不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的需要，嚴重影響生產(chǎn)的正常進行。

2.斷層影響下巷道變形破壞特征分析

-180巷道車場段巷道為東部區(qū)巷道地應力顯現(xiàn)最為明顯的區(qū)段，該段巷道施工過程中場子炸幫、炸頂現(xiàn)象時常發(fā)生，圍巖受力形變、位移、底鼓、片幫、抽頂?shù)痊F(xiàn)象尤為明顯，煤層賦存極其不穩(wěn)定。場子施工期間在設計無煤層地點連續(xù)在巷道兩幫及底角揭露出多處“窩子煤”，揭煤時瓦斯含量大，存在壓力，待揭露后準備進行處理時，瓦斯量完全消失。

該段巷道初次施工期間，場子炸幫、炸頂、間歇性來壓。U型棚設完后，施工期間來壓，U型棚頂梁以肉眼可見的幅度下縮，局部壓力大處有崩卡子現(xiàn)象。

車場自施工起至結(jié)束共計337.0米。車場平巷段主體施工完畢后，場子施工甩車場連通至東部區(qū)軌道下山，礦壓顯現(xiàn)集中，每間隔10-15分鐘就會發(fā)生炸頂現(xiàn)象，巷道片幫、變形，整體位移現(xiàn)象嚴重，部分U型鐵棚設立完畢后3-5天便會發(fā)生嚴重形變，棚卡子損毀。場子邊前進邊對后側(cè)U棚進行多次恢復作業(yè)。

3.巷道支護對策及現(xiàn)場應用分析

3.1支護方式

由于東部區(qū)巖巷受斷層構(gòu)造的影響，原先支護方式不能適應東部區(qū)巖巷礦壓環(huán)境，因此需要對支護方式進行改進。改進時，巷道依然整體采用錨網(wǎng)索支護，在巷道應力顯現(xiàn)段增加設棚支護，只是由原先的36U型鐵棚支護改為采用新式馬蹄形圈棚支護，同時采用鐵勁巴力，并在設棚后噴碹。

3.2應用效果分析

南山煤礦東部區(qū)巖巷形成后，巷道變形嚴重，穩(wěn)定性差。以東部區(qū)-180運輸大巷的大巷段和車場段為試驗現(xiàn)場，進行巷道穩(wěn)定性加固。第一次恢復采用常規(guī)的U型鐵棚支護。支護完成后3-6個月左右，因受動壓影響，棚子先后發(fā)生變形、斷裂，巷道產(chǎn)生底鼓、片幫、抽頂?shù)痊F(xiàn)象嚴重。在巷道支護方式不能提高巖巷穩(wěn)定性的情況下，進行了第二次恢復?；謴蜁r采用了改進的支護方式，即“馬蹄形36U型圈棚”支護，同時采用底板爆破卸壓技術(shù)，加設底梁。支護完成后至今3年左右，巷道僅局部發(fā)生小范圍形變、底鼓，經(jīng)處理后仍可正常使用，同時仍可保證巷道支護安全。對比兩次恢復效果，可以看出設“馬蹄形U型圈棚”支護段，支護效果明顯好于普通型U棚。

支護方式改進后，支護強度增加，支護系統(tǒng)在強度、剛度和結(jié)構(gòu)上與圍巖實現(xiàn)了耦合，有效控制了圍巖的松散破碎和動壓顯現(xiàn)，圍巖的整體性和承載能力顯著提高。

支護方式改進后，支護強度增加，支護系統(tǒng)在強度、剛度和結(jié)構(gòu)上與圍巖實現(xiàn)了耦合，有效控制了圍巖的松散破碎和動壓顯現(xiàn)，圍巖的整體性和承載能力顯著提高。

基于巷道實測移量數(shù)據(jù)（頂?shù)装逡平浚┖拖锏里@現(xiàn)情況，通過對巷道頂?shù)装逡平繒r間變化趨勢，結(jié)合采用不同支護形式條件下巷道圍巖破壞和支架受力情況，對不同支護形式對巷道圍巖穩(wěn)定性控制效果進行分析。

通過分析，可以看出巷道剛進斷層區(qū)域時，不同支護方式對巷道圍巖的控制效果也不同，總體來說，與普通可縮式“U”型鋼支架相比，封閉鋼棚（馬蹄型）的支護效果更好。

4.結(jié)論

本文運用巖石力學、采礦學、煤田地質(zhì)學等相關(guān)理論知識，通過統(tǒng)計分析和現(xiàn)場試驗，分析了斷層構(gòu)造南山煤礦東部區(qū)巖巷圍巖變形破壞的影響和特征看，針對南山煤礦東部區(qū)圍巖巖性變化大、圍巖松散破碎、應力集中、巷道易變形破壞等特點，改進了常規(guī)的U性鐵棚支護方式，采取了36馬蹄形圈棚被動支護，結(jié)合錨網(wǎng)索主動支護，形成復合支護，可有效抑制應力在棚子上的集中顯現(xiàn)，延長U棚的使用年限，其支護效果要明顯優(yōu)于普通U棚的支護效果，形成了適合南山煤礦東部區(qū)構(gòu)造影響作用下巷道破碎圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)。

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