周露

摘要：煤礦軟巖巷道圍巖變形控制問題逐漸成為影響煤礦安全建設(shè)的一大難題，有效提高巷道圍巖支護(hù)承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其承載能力，對(duì)解決軟巖巷道圍巖變形控制問題至關(guān)重要。近年來(lái)，錨桿支護(hù)理論及技術(shù)取得了深入的研究和發(fā)展，錨桿支護(hù)技術(shù)能夠改善圍巖體應(yīng)力狀況、提高圍巖體強(qiáng)度、充分發(fā)揮圍巖自承載能力，能有效地控制圍巖變形，得到了廣泛的應(yīng)用。基于此，對(duì)煤礦軟巖巷道支護(hù)技術(shù)研究分析及應(yīng)用進(jìn)行研究，僅供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦;軟巖;巷道支護(hù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD353

1軟巖對(duì)巷道變形的影響

影響巷道的穩(wěn)定性的因素，有很大方面是取決于圍巖本身和巷道與圍巖之間的關(guān)系。巷道是在原巖上挖掘的，挖掘巷道后，原巖的結(jié)構(gòu)遭到破壞，圍巖在張力的作用下，壓力和剪切應(yīng)力會(huì)隨著圍巖的深度逐漸增加。隨著巷道的不斷深入，巷道頂部與基巖分離出的巖石通過重力作用對(duì)支撐結(jié)構(gòu)施加一個(gè)微弱的壓力，下落后產(chǎn)生微空隙。巷道墻體頂部的微空隙使得巖石很容易從周圍環(huán)境中分離出來(lái)。這些松散形式的塊狀巖石可以在巷道中自由移動(dòng)。巷道的中部層狀巖體將發(fā)生滑動(dòng)，巷道的側(cè)壁受巖體滑動(dòng)而產(chǎn)生變形。另外，在高應(yīng)力狀態(tài)下的軟巖巷道，由于軟巖強(qiáng)度低，會(huì)在圍巖內(nèi)部產(chǎn)生圍巖松動(dòng)圓，松動(dòng)面積非常大。而圍巖與接觸面支護(hù)結(jié)構(gòu)之間間隙很小，在高壓下容易引起應(yīng)力集中。在這種情形下，支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖極易被破壞。

2巷道穩(wěn)定性影響因素分析

厚度較大的礦層巷道周邊巖層出現(xiàn)形變的原由較多，不過周邊巖層荷載的能力較低，支護(hù)措施和周邊鹽城出現(xiàn)形變不符合，在含水量較大的情況下出現(xiàn)膨脹，工作面輸送巷道周邊巖層穩(wěn)定性干擾條件包含：（1）周邊巖層性能與力學(xué)特性。工作面輸送巷依靠三號(hào)礦底板進(jìn)行施工，巷道周邊巖層大多是泥沙含量較多的泥巖、炭質(zhì)泥巖以及中砂巖，巷道項(xiàng)目力學(xué)性能較低。頂板地質(zhì)主要是泥巖，巷道施工期間可能出現(xiàn)冒落問題，礦層內(nèi)部出現(xiàn)縫隙，強(qiáng)度較弱;底板在含水量較多的情況下容易出現(xiàn)膨脹或者崩解問題。若是頂板承受壓力，周邊巖層作用力傳遞到底板，若是累計(jì)到較大強(qiáng)度巷道底板可能出現(xiàn)底鼓問題，進(jìn)而降低了巷道頂板與兩幫的穩(wěn)固性。（2）周邊巖層和支護(hù)框架連接效果較差，造成整體支護(hù)體系出現(xiàn)損壞，周邊巖層穩(wěn)定性較低。由此可見，周邊巖層比較松散，可能出現(xiàn)形變并且巷道支護(hù)體和周邊巖層形變無(wú)法匹配是造成巷道支護(hù)效果較低的主要原因。所以，“三軟”礦層支護(hù)方法可以提升周邊巖層工作面，提升巖體的強(qiáng)度，適合應(yīng)用強(qiáng)度較高的支護(hù)措施，同時(shí)合理的進(jìn)行讓壓。譬如，錨桿與錨索支護(hù)期間同時(shí)應(yīng)用金剛網(wǎng)或者鋼帶。

3煤礦軟巖巷道支護(hù)技術(shù)分析

3.1圍巖巷道力學(xué)模型建立

通過上述對(duì)深層軟巖對(duì)巷道變形影響的分析，應(yīng)建立該類型圍巖巷道的力學(xué)模型，判斷巷道中圍巖應(yīng)力場(chǎng)的變化。首先要按照常規(guī)巷道圍巖考慮彈性變形變量計(jì)算。因?yàn)樗苄詤^(qū)的彈性變形不是常量，而是隨著半徑的變化而變化[8-10]，需做如下假設(shè)：（1）根據(jù)隧道的受力情況，將應(yīng)力分解為水平和豎直兩部分，其應(yīng)變屬于平面應(yīng)變，即受力長(zhǎng)度為∞，忽略隧道內(nèi)圍巖的重量。（2）巷道圍巖的結(jié)構(gòu)為彈塑性，其性質(zhì)假設(shè)為理想狀態(tài)下的各向同性。（3）巷道的側(cè)壓力為變值，其數(shù)值的大小會(huì)根據(jù)其壓力系數(shù)的增大而增大，壓力系數(shù)會(huì)參照具體的圍巖特性。（4）圍巖巷道壓力坐標(biāo)軸采用極坐標(biāo)系，其中拉壓應(yīng)力為負(fù)值，拉應(yīng)力為正值。

3.2錨桿支護(hù)

錨桿支護(hù)的作用機(jī)理主要包括錨桿的懸吊理論、擠壓加固拱理論以及組合梁理論等。錨桿的懸吊作用是利用錨桿將軟弱不穩(wěn)定的頂板或者破碎松動(dòng)的巖石吊掛在軟弱層或者松動(dòng)區(qū)之外的巷道堅(jiān)固穩(wěn)定層，確保頂板或者破碎巖石不至脫落甚至坍塌。錨桿的擠壓加固拱作用是指在掘進(jìn)巷道支護(hù)過程中，對(duì)錨桿進(jìn)行等間距布置并施加預(yù)應(yīng)力，錨桿之間會(huì)存在擠壓，形成壓縮區(qū)域。當(dāng)在拱形巷道中安裝預(yù)應(yīng)力錨桿時(shí)，錨桿形成的圓椎壓縮體將交錯(cuò)重疊形成承壓拱，既可承受上方破碎巖石的載荷，又產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力，使圍巖受壓狀態(tài)從單軸或者雙軸變?yōu)槿S，改善了承壓拱應(yīng)力狀態(tài)。

3.3預(yù)留煤柱技術(shù)

在煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)中，較為傳統(tǒng)技的技術(shù)之一，即是預(yù)留煤柱技術(shù)。一些施工人員在開展頂板支護(hù)工作過程中，在對(duì)煤礦井下巷道上下兩區(qū)段工作的施工當(dāng)中，會(huì)更加傾向應(yīng)用傳統(tǒng)預(yù)留煤柱技術(shù)。相比于其他頂板支護(hù)技術(shù)，預(yù)留煤柱技術(shù)的操作過程便捷性更高，相關(guān)施工人員在工作過程中，他們?cè)陧敯逯ёo(hù)中對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以有效地對(duì)煤礦井下巷道整體的排風(fēng)能力、通風(fēng)科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，使得煤礦井下巷道掘進(jìn)工作要求也在持續(xù)增加。為了保證煤礦井下巷道掘進(jìn)工作的質(zhì)量問題以及施工的可靠性、安全性，相關(guān)的工作人員需要借助科學(xué)性、合理性的策略，合理應(yīng)用煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)，對(duì)煤礦工程巷道掘進(jìn)工作的效率、質(zhì)量問題得到有效地提高，同時(shí)還可以保證施工進(jìn)度逐漸加快。能力有效增強(qiáng)。但另一方面，工作人員在應(yīng)用該種技術(shù)時(shí)，可能會(huì)消耗相對(duì)比較多的人力資源和物力資源，還需要比較高的成本問題，這也是這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)。

4結(jié)語(yǔ)

軟煤巷主要的變形破壞特征為：頂板下沉量巨大，頂角擠壓破碎，兩幫收斂嚴(yán)重，底板煤巖交界處產(chǎn)生滑動(dòng)面，加劇巷道變形。通過巷道的支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證了巷道的掘進(jìn)速度，大大提高了整體人員的利用率和掘進(jìn)效率，巷道返修明顯減少，整體上提高了巷道的安全性，降低了支護(hù)成本，符合國(guó)家倡導(dǎo)的安全、高效、經(jīng)濟(jì)的原則，也為指導(dǎo)礦井施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉露生.煤礦井下軟巖巷道施工支護(hù)技術(shù)研究應(yīng)用[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2019（24）：158-159.

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