楊黎明（陜西集華柴家溝礦業(yè)有限公司,陜西 銅川 727200）

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大變形巷道錨網(wǎng)索支護(hù)研究與應(yīng)用

楊黎明
（陜西集華柴家溝礦業(yè)有限公司,陜西 銅川 727200）

摘 要：隨著我國礦井采深的不斷加大，使得井巷承受的壓力逐漸增大，尤其是地質(zhì)松散巖層區(qū)域的井巷變形現(xiàn)象嚴(yán)重，極大的影響了礦井作業(yè)安全。本文主要研究大變形巷道錨網(wǎng)索支護(hù)，介紹軟巖港到出現(xiàn)破壞的原因，合理支護(hù)網(wǎng)方案的設(shè)計(jì)，旨在了解錨網(wǎng)中出現(xiàn)的問題，并提出相應(yīng)的解決方案。并且為推廣錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)在軟巖中應(yīng)用提供較好的研究價(jià)值。

關(guān)鍵詞：大變形巷道；錨網(wǎng)索支護(hù)；研究與應(yīng)用

施工中大變形軟巖巷道的出現(xiàn)，破壞原有的圍巖應(yīng)力，由于自身強(qiáng)度低，會(huì)出現(xiàn)形變、缺失穩(wěn)定性、影響煤礦的安全。如果運(yùn)用比較傳統(tǒng)的巷道支護(hù)方式—工字鋼或U 型鋼可縮支架支護(hù)，不能起到原有支持作用，因而有較多的問題出現(xiàn)。

1 軟巖巷道的破壞特點(diǎn)研究

軟巖主要的特點(diǎn)是變形大、地壓大、支護(hù)難，困擾著煤礦生產(chǎn)活動(dòng)。不斷加大的開采深度和開采難度大，很多明顯的問題暴露出來，因?yàn)閺?fù)合型軟巖的工業(yè)特性，在工程開展中會(huì)出現(xiàn)塑性變形。軟弱破碎等巖性如果在沒有外力的狀況下能夠保持正常，但是如果在動(dòng)能的壓力作用下因?yàn)閹r層破壞的產(chǎn)生。所以破壞力受到工程力的多種力的影響。在圍巖應(yīng)力增大的情況下，巷道發(fā)生變形，如不進(jìn)行較為及時(shí)的控制，會(huì)快速破壞的巷道。因?yàn)樵诘叵鹿こ讨校瑢?huì)引起卸荷回彈，并且重新分配應(yīng)力作用，此刻出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。

1.1 變形量較大

軟巖巷道中的收斂變性從幾厘米延伸到十幾厘米，變性最大能達(dá)到1.0米以上，如果因?yàn)樽冃試?yán)重會(huì)封堵整個(gè)巷道。從變形的破壞情況看，巖體在大的變形通過擠壓發(fā)生形變，港道側(cè)面的張拉力不斷拓張，當(dāng)巷道的頂板被擠壓出去后，出現(xiàn)下沉，這時(shí)巷道中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的壓力。

1.2 初期有較大的變形率

在巷道開挖以后，初期表現(xiàn)為變形速度比較大，在高應(yīng)力的作用下，有較大的速度流變存在，并且在較長持續(xù)的時(shí)間內(nèi)，有著比較明顯的時(shí)間效應(yīng)。如果在施工過程中去采用良好的防護(hù)措施，圍巖的極速變形，所以巷道也將失去其穩(wěn)固性。

1.3 比較明顯的空間圍巖效應(yīng)

對(duì)于較高應(yīng)力的軟巖巷道工程，巷道內(nèi)出現(xiàn)圍欄變形以及穩(wěn)定。因?yàn)樯盥竦纳疃缺容^大，所以即使圍巖的強(qiáng)度較高，也會(huì)產(chǎn)生比較大的破壞，所以后期整體的維護(hù)也感覺很困難。

1.4 環(huán)境攪動(dòng)變化比較明顯

因?yàn)榄h(huán)境的整體攪動(dòng)變化較大，主要有水的腐蝕，整體支架的折損，在進(jìn)行爆破和震動(dòng)的時(shí)候，破壞巷道圍巖。

2 巷道內(nèi)的錨網(wǎng)支護(hù)方案

由于巷道施工遭到破壞，所以需要選擇合適的組合進(jìn)行錨桿、錨釘以及鋼筋網(wǎng)等錨網(wǎng)的綜合支護(hù)，所以底板中出現(xiàn)松軟，底鼓的情況，因而要加大緩沖，如果頂板破碎的，就要隨掘地段，使用超前的錨桿支護(hù)。并在綜合支護(hù)中噴射錨網(wǎng)，巷道的拱幫和底角，安插管縫錨桿，錨桿插入的目的是為了讓巷道附近的土質(zhì)酥松，膨脹力也會(huì)加大，膨脹能夠帶來緩沖和支護(hù)；并在拱頂和兩肩的窩的位置布置錨釘，分解兩側(cè)的墻體壓力，努力提高圍巖自身的承載能力，確保巷道的穩(wěn)定性和安全性。

3 研究錨網(wǎng)支護(hù)實(shí)效機(jī)制

3.1 錨網(wǎng)支護(hù)實(shí)效機(jī)制中出現(xiàn)的問題

錨網(wǎng)支護(hù)主要是運(yùn)用圍巖的深入，逐步加固內(nèi)容錨桿，這樣起到錨固圍巖自身的穩(wěn)定，最終發(fā)揮支護(hù)作用，圍巖的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有較大不同，錨桿只能作為垂釣和組合梁、擠壓固拱的作用。錨網(wǎng)支護(hù)有著工藝簡單、安裝的速度快，整體的工作效率高的優(yōu)點(diǎn)，便利機(jī)械化的操作流程，并且工作強(qiáng)度低，節(jié)約支護(hù)材料，降低支護(hù)成本，加深斷面的利用率，保障掘進(jìn)量，提升總體的技術(shù)效果。但是存在的缺點(diǎn)是因?yàn)閷儆陔[形支護(hù)，所以不能勘測(cè)出支護(hù)的質(zhì)量。

由于巷道巖松散破碎，所以整體性差，錨網(wǎng)的支護(hù)作用不容易實(shí)現(xiàn)，不易成孔，所以就不能鉆孔安裝錨桿、錨索。巷道經(jīng)過斷層或者地質(zhì)破碎帶的時(shí)候，頂板不穩(wěn)定會(huì)垮落，所以超前支護(hù)和加固非常必要，另外圍巖破碎中施工有較大的困難，快速超前法的運(yùn)用也非常必要。巷道底鼓治理是一項(xiàng)復(fù)雜的治理問題，底鼓問題的出現(xiàn)主要是由于施工人員對(duì)底板支護(hù)作用缺乏相關(guān)的認(rèn)識(shí)，底板是一個(gè)較為薄弱的位置，其中的巖石強(qiáng)度較小，容易破碎，兩幫和頂板的巖層較為完整，其強(qiáng)度和支護(hù)力度較大，容易將底板在作用力的作用下擠入巷道。在巷道使用一段時(shí)間以后，因?yàn)閲鷰r變形、片幫、錨桿失效、頂板離層出現(xiàn)彎度下沉的情況，所以不能適應(yīng)生產(chǎn)的要求，因而需要加強(qiáng)支護(hù)作用在巷道中的實(shí)施。由于大變形巷道圍巖長期受到較大程度的損害，部分地區(qū)出現(xiàn)松散的現(xiàn)象，巷道斷面逐漸增大，導(dǎo)致掘進(jìn)巷道的服務(wù)功能無法正常發(fā)揮。在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中，錨網(wǎng)的支護(hù)密度不斷提高，使得周圍圍巖變形，在沒有較好支護(hù)效果的狀態(tài)下，如果變形量超過2米，已經(jīng)超出錨桿的錨固范圍，影響錨固效果。另外，以下因素也是影響錨網(wǎng)支護(hù)作用發(fā)揮的重要因素：復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境、缺乏完善系統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)、施工管理水平較低、施工人員技術(shù)水平差、礦壓檢測(cè)工作滯后等等，必須加強(qiáng)對(duì)上述問題的有效控制，充分發(fā)揮錨網(wǎng)支護(hù)在大變形巷道中的有效作用。

3.2 劃分巷道變形階段

在大變形軟巖巷道中，一旦出現(xiàn)錨網(wǎng)失去效應(yīng)后，那么巷道圍巖會(huì)出現(xiàn)三個(gè)階段：第一階段，圍巖劇烈運(yùn)動(dòng)，當(dāng)圍巖在逐步移進(jìn)的時(shí)候，迅速的增加錨桿的承載負(fù)荷，周期是巷道挖掘4～5天以后，在迎頭距離為 40m的情況下 ；第二階段，圍巖平緩運(yùn)動(dòng)。圍巖的運(yùn)動(dòng)量較小，因而移動(dòng)的速度也將減少，錨桿受力也變得更加穩(wěn)定，這時(shí)候的期限主要集中在 30～32天，在遠(yuǎn)離迎頭的230m外；第三階段是圍巖穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)期。當(dāng)測(cè)站的整體斷面迎頭為230m之外，巷道表面和深度的圍巖趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)語

控制大變形軟巖巷道錨網(wǎng)支護(hù)的方法比較多，特別是穩(wěn)定控制大變形高應(yīng)力軟巖回采巷道，關(guān)鍵是礦業(yè)工程和地下工程中控制難點(diǎn)，更是目前軟巖礦井有待解決的一項(xiàng)重大難題。本文主要分析和控制軟巖的穩(wěn)定性，并對(duì)其原則開展論述，主要原則耦合支護(hù)為，開設(shè)出高應(yīng)力的軟巖巷道錨網(wǎng)索復(fù)合支護(hù)，探討中總結(jié)先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用方法。

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.245