＊賈 升

（山西寧武榆樹坡煤業(yè)有限公司 山西 036700）

1.深部破碎巖層巷道支護(hù)的問題

通過對(duì)深層巷道的研究來看，由于受到深部巷道圍巖的影響，在深層巷道的周圍，會(huì)存在一定深度的“破碎圈”。正是由于在巷道深層處存在著一些破碎的巖層，因此，逐漸加大了巷道在支護(hù)方面的施工程度，在實(shí)際的過程中，使其無法達(dá)到正常的施工標(biāo)準(zhǔn)和施工效果。因此，應(yīng)該采用相應(yīng)的支護(hù)控制技術(shù)，削弱破碎圈所帶來的影響[1]。

(1)深部巷道圍巖的條件

通過對(duì)巷道的研究來看，在軟巖巷道的周圍巖層處，不僅表現(xiàn)為風(fēng)蝕、高地應(yīng)力的特征，同時(shí)也存在碎裂、松散等特征。

(2)深部破碎巖層巷道支護(hù)中的問題

從目前的支護(hù)材料現(xiàn)狀來看，由于該處巖層埋藏在比較深的巷道內(nèi)部，因此，在巷道周圍的圍巖處，都呈現(xiàn)為一種高應(yīng)力的狀態(tài)。對(duì)深部破碎巖層巷道的支護(hù)，是無法實(shí)現(xiàn)一次性支護(hù)的控制效果的[2]。

對(duì)于大部分巷道而言，在應(yīng)用支護(hù)設(shè)備時(shí)，由于圍巖所產(chǎn)生的壓力在支護(hù)材料所承受的范圍之內(nèi)，因此，對(duì)支護(hù)材料的破壞強(qiáng)度不大。一般來講，可以利用一次支護(hù)來實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)于深部巷道而言，它的構(gòu)成階段有三種，表現(xiàn)不統(tǒng)一，分別是不變形階段、一次支護(hù)變形階段和二次支護(hù)變形階段。在應(yīng)用支護(hù)設(shè)備時(shí)，由于圍巖所產(chǎn)生的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過支護(hù)材料所承受的范圍，因此，對(duì)支護(hù)材料的破壞強(qiáng)度足夠大[3]。一般來講，不可以利用一次支護(hù)來實(shí)現(xiàn)。雖然大部分深部巷道都需要經(jīng)過二次支護(hù)，但是，當(dāng)經(jīng)歷了一次支護(hù)后，能夠有效提升圍巖整體的承載能力，同時(shí)，也會(huì)使圍巖的特性曲線發(fā)生相應(yīng)的變化。越早維護(hù)深部巷道圍巖，就能使它的特性曲線改變的越早，從而有效提高整體的支護(hù)效率。根據(jù)巷道圍巖的巖性來看，圍巖的性質(zhì)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，因此，當(dāng)進(jìn)行一次支護(hù)以后，能使二次支護(hù)得到完全控制[4]。

2.現(xiàn)有聯(lián)合變形控制支護(hù)技術(shù)及其局限性

近幾年來，巷道的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)被廣泛應(yīng)用。聯(lián)合支護(hù)是通過采用主動(dòng)支護(hù)和被動(dòng)支護(hù)的形式來實(shí)現(xiàn)的，例如，注漿和錨網(wǎng)支護(hù)聯(lián)合技術(shù)、注漿錨索和錨桿的聯(lián)合支護(hù)等。對(duì)于聯(lián)合支護(hù)技術(shù)而言，它既能顯現(xiàn)出主動(dòng)支護(hù)的種種優(yōu)勢(shì)，也能顯現(xiàn)出被動(dòng)支護(hù)的種種優(yōu)勢(shì)。主動(dòng)支護(hù)的優(yōu)勢(shì)在于能從一定程度上提高圍巖的穩(wěn)定性，增強(qiáng)圍巖的承受壓力，減少圍巖的變形程度。聯(lián)合支護(hù)技術(shù)能夠應(yīng)用于各種復(fù)雜的地質(zhì)巖層巷道和深部巖層巷道中，在應(yīng)用的過程中，有著很好的支護(hù)效果[5]。

現(xiàn)如今，與傳統(tǒng)單一的支護(hù)方式相比較，雖然由主動(dòng)支護(hù)和被動(dòng)支護(hù)形成的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在支護(hù)強(qiáng)度上有所增加，但是。當(dāng)遇到特殊條件的時(shí)候，也會(huì)暴露一些缺陷。例如，倘若巖體發(fā)生破碎，在實(shí)際挖掘的過程中，會(huì)出現(xiàn)無法支護(hù)的現(xiàn)象[6]。因此，我們需要將聯(lián)合支護(hù)的方式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與改進(jìn)。在本文中，主要用到注漿錨索和錨桿的聯(lián)合支護(hù)。

3.深部破碎巖層巷道支護(hù)技術(shù)及原理

(1)深部破碎巖層巷道支護(hù)技術(shù)

在巷道中，存在一些明顯的屬性，例如，蝕變，風(fēng)化等。正是由于巷道中這些特性的存在，有效的提升了破碎周圍巖層的承受能力，是對(duì)深部破碎巖層巷道進(jìn)行支護(hù)前的重要措施。另外，在破碎周圍巖層承受能力提高的過程中，還應(yīng)該阻止破碎周圍巖層與空氣、水等直接接觸。阻止接觸的主要措施是，通過使用錨桿和金屬網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，并在巷道的測(cè)幫和頂板上面的部分噴混凝土。通過采用聯(lián)合支護(hù)和外噴混凝土的形式，能夠有效提高破碎周圍巖層的承受范圍，有效避免巷道中破碎的巖體發(fā)生垮落。在支護(hù)的過程中，有效提高了巷道表面的整體性，改變了周圍巖層的受力狀態(tài)，提高了錨桿支護(hù)的擠壓力[7]。

在深部破碎巖層巷道中，周圍的巖層一直處于高應(yīng)力的狀態(tài)下，因此，并不能僅依靠一次支護(hù)來實(shí)現(xiàn)巖層的控制。但是，當(dāng)進(jìn)行了一次支護(hù)以后，巷道深部周圍的巖層會(huì)發(fā)生很大程度的變形，周圍巖層的巖性也會(huì)發(fā)生改變，這時(shí)，巖層表現(xiàn)為塑性的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，圍巖的破碎范圍會(huì)逐漸擴(kuò)大。因此，當(dāng)進(jìn)行一次支護(hù)以后，應(yīng)該等到巷道周圍巖層具備穩(wěn)定的變形程度以后再去進(jìn)行二次支護(hù)。在二次支護(hù)的過程中，用到了錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提升深部巷道破碎周圍巖層的承重能力[8]。另外，在二次支護(hù)的過程中，還可以通過利用錨索支護(hù)將深部圍巖和錨桿支護(hù)形成的承載拱進(jìn)行聯(lián)系。

圖1

(2)深部破碎巖層巷道雙承載拱支護(hù)原理

進(jìn)行一次支護(hù)和二次支護(hù)以后，在深部破碎巖層巷道中會(huì)產(chǎn)生雙承載圈。雙承載圈的原理是通過錨桿的支護(hù)而實(shí)現(xiàn)承載的過程。在承載圈內(nèi)部，存在一次力源，應(yīng)該對(duì)一次力源進(jìn)行錨桿支護(hù)。當(dāng)然，由于一次承載圈的限制，會(huì)使二次承載圈受到一定的變形影響，完全避免了深部破碎巖層會(huì)發(fā)生二次破壞。另外，在支護(hù)的過程中，應(yīng)用錨桿錨索支護(hù)技術(shù)也需要一些參數(shù)來衡量，可以根據(jù)深部破碎巖層巷道的地應(yīng)力來進(jìn)行測(cè)試。

4.深部破碎巖層巷道支護(hù)方案

在深部破碎巖層巷道的支護(hù)方案設(shè)計(jì)上，主要是根據(jù)模擬測(cè)試和研究來進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)的。倘若沒有對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)，就會(huì)對(duì)巷道圍巖造成十分嚴(yán)重的破壞。因此，在實(shí)際過程中，可以通過模擬測(cè)試和研究來進(jìn)行分析，這樣能更有效的進(jìn)行一次支護(hù)和二次支護(hù)。通過模擬測(cè)試和研究，能夠比較深部巷道的圍巖應(yīng)力和破壞變形程度[9]。例如，為了提高巷道的承受能力，可以使用錨網(wǎng)和噴漿的方式，為了強(qiáng)化承載圈，可以使用注漿錨索和錨桿的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。

(1)掘進(jìn)與支護(hù)難度分析

在掘進(jìn)深部巷道的過程中，所采用的工具是綜掘機(jī)。在巷道內(nèi)部，會(huì)產(chǎn)生劇烈變化的礦壓，導(dǎo)致巷道頂板發(fā)生離層和塌落現(xiàn)象。在這種情況下，掘進(jìn)機(jī)的施工效率極其低。因此，為了提高掘進(jìn)的效率，應(yīng)該對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)。主要分為兩種形式，一種是臨時(shí)支護(hù)，另一種是永久支護(hù)。

①臨時(shí)支護(hù)

對(duì)于堅(jiān)實(shí)的煤層而言，臨時(shí)支護(hù)是有效的支護(hù)形式。但是，倘若所處的煤層容易發(fā)生破碎，那么，則不建議使用臨時(shí)支護(hù)的形式，倘若使用臨時(shí)支護(hù)，會(huì)使采空區(qū)表現(xiàn)為劇烈的礦壓顯現(xiàn)，容易使巷道頂板發(fā)生離層和破碎現(xiàn)象。

②永久支護(hù)

在挖掘的過程中，短時(shí)間之內(nèi)，巷道的頂板很可能會(huì)出現(xiàn)破碎和離層的現(xiàn)象。因此，為了實(shí)現(xiàn)高效的開采工作，應(yīng)該提前對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)。

(2)錨網(wǎng)索耦合支護(hù)

在實(shí)際工作的過程中，對(duì)于錨桿而言，應(yīng)該選取合適的長(zhǎng)度。長(zhǎng)度選取的依據(jù)是煤壁和頂板的破壞范圍大小。

(3)短掘短支及超前支護(hù)

開采深部煤層的過程中，由于頂板壓力會(huì)發(fā)生明顯的變化，極易出現(xiàn)離層和破碎的現(xiàn)象，因此，應(yīng)該采用短掘短支的方式挖掘深部煤層。當(dāng)綜掘機(jī)工作時(shí)，應(yīng)該給兩側(cè)流出足夠的空間，避免兩幫的圍巖發(fā)生破壞。另外，應(yīng)該注意的是，在掘進(jìn)深部煤巷時(shí)，應(yīng)該對(duì)巷道提前進(jìn)行支護(hù)，進(jìn)一步強(qiáng)化臨時(shí)支護(hù)[10]。

(4)效果分析

在深部破碎巖層巷道中，采用上述的支護(hù)方式能從一定程度上提高巷道的穩(wěn)定性，有效減少巷道頂部出現(xiàn)離層和破碎的現(xiàn)象，提高掘進(jìn)工作的效率。另外，在實(shí)際挖掘的過程中，應(yīng)該為現(xiàn)場(chǎng)安裝礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)巷道內(nèi)部圍巖壓力的變化，一次來判斷支護(hù)效果，這樣能更有效的進(jìn)行一次支護(hù)和二次支護(hù)。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在挖掘深部巷道的過程中，僅僅實(shí)現(xiàn)一次支護(hù)的形式很難控制圍巖的變化，還應(yīng)該進(jìn)行二次支護(hù)。在實(shí)際挖掘的過程中，由于現(xiàn)場(chǎng)煤質(zhì)較為松軟，容易發(fā)生破碎，對(duì)于一般的掘進(jìn)方法而言，是無法保障巷道的掘進(jìn)工作的。因此，在進(jìn)行支護(hù)時(shí)，我們應(yīng)該選擇科學(xué)合理的支護(hù)方法和手段，這樣才能有效確保深部圍巖挖掘的高效性。