杜浩輝（冀中能源冀中股份公司東龐礦開拓二區(qū)，河北 邢臺 054200）

地質在深層煤礦巷道支護中的重要影響

杜浩輝
（冀中能源冀中股份公司東龐礦開拓二區(qū)，河北 邢臺 054200）

我國是一個多煤、少油、少氣的國家，煤炭在我國一次能源結構中占據(jù)著相當大的一部分比重，尤其是近些年來，鋼鐵產能的增加以及發(fā)電、取暖使得煤炭的用量逐年遞增，隨著淺層煤炭資源的日益減少，使得我國的煤炭開采深度逐年增加。在這一過程中，煤礦巷道軟巖問題是一直困擾著深層煤炭資源開采巷道支護的難題，其對于煤炭的安全、高效生產有著重要的影響，在總結深部巖體由于外部因素而導致的其結構特征和力學行為更為復雜。本文將在分析深層煤層地質狀況的基礎上提出如何做好軟巖巷道的支護工作。

軟巖；巷道支護；地質特性

煤炭是我國的主要能源，在長期的開采過程中使得各大煤礦礦井的開采深度都在逐年加大，隨著深度的增加，礦井巷道所面臨的地質狀況也越來越復雜，有很多的礦井都面臨著程度不一的軟巖問題，深部的巖體中會受到復雜的地質應力影響，從而增大了深部巷道巖體的應力變化，使得巷道巖體的結構特征以及力學性質的復雜性大大增加。為了做好巷道的支護工作，應當對深層巷道的地質狀況有充分的了解。本文將在分析深層巷道地質狀況的基礎上，提出如何做好深層巷道的支護。

1 深層巷道所面臨的地質狀況

隨著煤礦開采深度的增加，其礦井巷道所面臨的地質狀況更為復雜多變，其所受到的地應力也隨著深度的增加而增大，尤其是在一些地層較為活躍且地質構造活動較為頻繁的區(qū)域，其地質結構變化所引起的殘余構造應力更為嚴重；此應力作用在深層巷道中會使得巷道所面臨的變形量和變形速率都大大增加，且受到的變形應力持續(xù)時間較長，尤其是應力所引起的流變性更為嚴重，這是造成煤礦深層巷道支護破壞的主要影響因素之一。通過對以往煤礦深層巷道中的地質狀況進行分析統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，在深層煤礦巷道遭遇軟巖的情況下，其巷道的軟巖受高應力的作用短時間內不會發(fā)生變形破壞，而是受深層地質結構所產生的高應力的作用呈現(xiàn)出較為明顯的流變特性，從而使得深層煤礦巷道在應力的作用下產生持續(xù)性的變形并在達到所能承受的極限后產生較為明顯的破壞?？偟膩碚f，煤礦深層高應力軟巖巷道中圍巖的變形破壞與其流變特性密切相關，意思就是隨著深層煤礦巷道的挖掘，巷道圍巖的變形量與變形速率在不斷的積聚增大，并在一段時間后達到巷道軟巖結構所能承受的最大值后產生失穩(wěn)破壞?？傮w來說，在一些地質結構較為復雜且強度較低的巖層所受到的流變現(xiàn)象影響較為嚴重，例如：泥化夾層軟巖、膨脹性泥巖、軟弱夾層等，以上這些軟弱巖層在受到重力、結構應力以及采動應力組成的復雜應力場的共同作用下，煤礦巷道周圍軟巖的流變現(xiàn)象會隨著時間的推移而越來越明顯，對煤礦巷道圍巖的穩(wěn)定性的影響也越來越強。所以在進行煤礦巷道支護時需要考慮圍巖流變性對煤礦巷道支護所產生的重要影響。

深層煤礦巷道軟巖在高應力的作用下會產生明顯的塑性變形，且具有高地壓、變形量大、支護困難等特性，深層煤礦高應力巖一般是古代及部分中生代軟巖含大量的高嶺石、伊利石等膨脹性粘土礦物，成巖時間較長且結構較為致密，通常在較高的應力狀態(tài)下表現(xiàn)出較為明顯的軟巖特性，其中高應力軟巖多為較硬的巖石，巖體的破碎性、強度等都較低，受到明顯的外力后容易破碎且流變性極高，在進行深層煤礦巷道的挖掘前，整個高應力巖在深層地質結構高應力作用下，整個巖體是整體閉合受力的，整個巖體穩(wěn)定且具有一定的受力承載能力；而當深層煤礦挖掘后，破壞了高應力巖的整體性，使得深層煤礦巷道處于地應力的環(huán)境作用下，整個深層煤礦巷道的巖體結構面張開、貫通，造成受力加大且流變性較為明顯，整個巖體不穩(wěn)定且承載強度較低。

2 深層煤礦巷道圍巖變形破壞的主要特性

深層煤礦巷道軟巖在長期處于地質高應力的作用下使得巷道周圍的圍巖呈現(xiàn)出較為明顯的變形破壞性，整個圍巖具有較為明顯的流變性和大的變形能力，圍巖的自穩(wěn)定時間短而變形的時間較長且變形量較大，這些都為深層煤礦巷道圍巖的支護帶來了極大的影響。在低應力的地層環(huán)境中，巖體受力后呈現(xiàn)出較為明顯的破壞性，且以脆性斷裂為主，間或有巖石的永久變形或塑性變形，甚至是沒有。而隨著煤礦開采深度的增加，其應力逐漸向高應力轉換，其特性表現(xiàn)為深部延性力學影響行為。

3 深層煤礦巷道的支護

3.1 錨注支護技術。錨注支護技術主要是通過采用錨桿與注漿管相結合后所實行的一種新型支護技術。其主要的施工方法是通過用高壓的方式向圍巖所含有的大量裂縫中注入能夠膠結硬化的水泥砂漿等，加大了深層煤礦巷道圍巖的整體性，增強其受力能力，從而提高了深層煤礦巷道的長期穩(wěn)定性。其主要特性如下：（1）通過采用水泥砂漿等封閉了巖體中的縫隙，封閉了水源、隔絕了空氣。（2）通過采用注漿技術可以對深層煤礦巷道圍巖中變形較為明顯的關鍵部位進行強化，提高深層煤礦巷道圍巖的長期穩(wěn)定性。（3）深層煤礦巷道圍巖的錨注支護方式可以與其他深層煤礦巷道的支護方式相結合，從而形成多層次、深結構的支護防護層。

3.2 深層煤礦巷道圍巖的穩(wěn)定控制技術。為做好對于深層煤礦巷道圍巖的控制，通過采用高性能的支護方案增強其整體支護性并提高深層煤礦巷道圍巖穩(wěn)定性的控制。在深層煤礦巷道支護的過程中，可以采用懸吊理論、組合拱理論以及組合梁理論相結合的方式，提高深層煤礦巷道的支護能力，并在支護的過程中采用強度、剛度以及預應力都較高的錨桿來配合金屬網(wǎng)、鋼帶梁等組成錨噴網(wǎng)支護結構，可以有效的提高深層煤礦巷道的支護能力，進而形成對于巷道頂部、幫圍巖體的有效控制，從而實現(xiàn)對于深層煤礦巷道巖體的積極主動的支護。處于深層軟巖中且服務年限較長的運輸巷道等永久巷道，采用一次高性能支護結構無法滿足圍巖支護的要求，在一次支護結構的基礎上進行二次支護加固，進而形成承載力較高的復合支護結構，完成對于深層煤礦巷道的有效支護。在二次支護加固過程中多采用的是錨固技術、圍巖注漿以及高性能的錨索技術。

結語

深層煤礦巷道支護是深層煤礦開采的重要保證。本文在分析深層煤礦所面臨的軟圍巖地質特性的基礎上，對深層煤礦巷道支護所采用的技術以及注意事項等進行了介紹。

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