張小勇

（山西汾西瑞泰能源集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 晉中 030600）

0 引言

隨著煤礦開采深度的不斷增加，地下水滲透壓、溫度、地應(yīng)力各項(xiàng)內(nèi)容都會(huì)加大，這也就導(dǎo)致煤礦開采時(shí)，控制巖層穩(wěn)定性面臨較大難度，特別是實(shí)際開采期間，巷道原巖應(yīng)力將會(huì)不斷加大，如果在具體開采作業(yè)時(shí)，巷道塑性區(qū)、破碎區(qū)范圍超過(guò)5.0 m 后，維護(hù)巷道難度大，針對(duì)這一情況，要加強(qiáng)對(duì)強(qiáng)采動(dòng)、大埋深影響下，采用的深部巷道支護(hù)技術(shù)的探究，通過(guò)分析采取合理支護(hù)技術(shù)，確保后續(xù)開采作業(yè)穩(wěn)定進(jìn)行。

1 煤礦具體情況

某煤礦工程的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為262.5 t/a，針對(duì)煤礦實(shí)際情況進(jìn)行核定，最終確定該煤礦生產(chǎn)能力為460.5 t/a。通過(guò)對(duì)煤礦的具體生產(chǎn)情況來(lái)看，隨著煤礦服役年限的推移，煤礦開采進(jìn)入深部，其中部門粉煤層深度達(dá)到了958 m 以下，對(duì)煤礦的巷道情況進(jìn)行觀察，顯示出了多深部礦壓特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為整個(gè)巷道在煤礦開采過(guò)程中發(fā)生了嚴(yán)重變形，而且隨著時(shí)間推移，圍巖內(nèi)構(gòu)造會(huì)出現(xiàn)水平或應(yīng)力加大，在后續(xù)開采時(shí)，會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的圍巖破碎問(wèn)題。為了使這一問(wèn)題能夠得到解決，確保開采安全，提高開采效率，要適當(dāng)增加錨索、錨桿數(shù)量，加大了開采作業(yè)面孔的施工難度。

2 具體支護(hù)方案的選擇

2.1 依據(jù)煤礦情況選擇巷道斷面

通過(guò)對(duì)該煤礦的具體情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，采礦區(qū)內(nèi)的軌道形狀主要有以下兩種類型：

2.1.1 圓形斷面

這一類選斷面主要適合應(yīng)用到U 型鋼架支護(hù)（如圖1 所示）中，這一類型的支護(hù)在具體應(yīng)用期間，整體受力均勻，而且巷道在應(yīng)用時(shí)不會(huì)發(fā)生的嚴(yán)重變形問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)是在通過(guò)對(duì)拱形斷面進(jìn)行應(yīng)用，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖變形情況進(jìn)行控制的情況下才能應(yīng)用；同時(shí)，煤礦內(nèi)設(shè)置的巷道高度和直徑相同情況下，利用圓形斷面能夠通過(guò)對(duì)面積進(jìn)行應(yīng)用，減小拱形斷面，需要注意的是采取圓形斷面，施工作業(yè)開展時(shí)難度較大。

圖1 U 型鋼架支護(hù)

2.1.2 直墻半圓拱形斷面

該斷面在具體應(yīng)用期間，適合應(yīng)用到U 型鋼支架支護(hù)和錨桿支護(hù)中，主要適合應(yīng)用在圍巖、地質(zhì)條件相對(duì)較好區(qū)域內(nèi)。

通過(guò)該煤礦的具體情況進(jìn)行確定，具體施工作業(yè)開展期間，適合采用直墻半圓拱形斷面，采取這一方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)巷道的保護(hù)，確保后續(xù)煤礦開采作業(yè)順利進(jìn)行[3]。

2.2 科學(xué)布置巷道層位

對(duì)煤礦所在區(qū)域地質(zhì)情況進(jìn)行分析，在進(jìn)行巷道布置時(shí)，為了保證最終布置合理性，實(shí)際布置時(shí)要堅(jiān)持下列原則：

1）針對(duì)距離煤層相對(duì)較近的巖層中，在具體布置時(shí)要減少工作面，同時(shí)還要與采礦區(qū)下山巷道進(jìn)行連通，維護(hù)巷道穩(wěn)定性，確保后續(xù)開采作業(yè)能夠順利進(jìn)行，避免由于采礦區(qū)發(fā)生波動(dòng)，引發(fā)事故。

獨(dú)董的選聘是由董事會(huì)提出，各參選人名由股東大會(huì)選舉產(chǎn)生，只有脫開董事會(huì)限制，完全由中小股東進(jìn)行選舉任命，才能確保中小股東的利益，從根本上保證獨(dú)立董事在上市公司中的獨(dú)立性。 主要有以下兩種方法：

2）在進(jìn)行巷道層位進(jìn)行布置時(shí)需要對(duì)巖層情況進(jìn)行勘察，通過(guò)勘查結(jié)果確定為巖層穩(wěn)定區(qū)域，將巖層布置在該區(qū)域內(nèi)，采取此種作業(yè)方式，就是為后續(xù)支護(hù)和維護(hù)提供便利條件。通過(guò)對(duì)該礦區(qū)進(jìn)行分析可以確定，若將巷道層位布置在基本頂中，巷道不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重變形，而且整體維護(hù)量相對(duì)較小，但是由于離煤層相距較遠(yuǎn)，這一現(xiàn)象也就導(dǎo)致在進(jìn)行工作面布置時(shí)，與采取下山相連通巷道巖巷量增多；如果將采取軌道下山布置到煤層底板中，在具體煤礦開采期間，巷道將會(huì)受直接頂、上部煤層等不穩(wěn)定巖層影響，會(huì)加大壓力[4]。通過(guò)詳細(xì)分析，最終決定在煤礦工程中，將軌道下山布置在與基本頂相距5.8 m 的直接頂板中，實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道保護(hù)，保證整體開采環(huán)境穩(wěn)定性，避免發(fā)生安全事故。

2.3 巷道支護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析

通過(guò)對(duì)該煤礦工程具體情況進(jìn)行分析，針對(duì)本煤礦深部厚層復(fù)合軟弱頂板來(lái)說(shuō)，在對(duì)其進(jìn)行控制時(shí)，要提高對(duì)巷道掘進(jìn)后，圍巖控制與處理作業(yè)的重視，以免由于開采作業(yè)以及自然環(huán)境因素影響，導(dǎo)致破損區(qū)發(fā)生擴(kuò)大或延伸等不良現(xiàn)象[5]。與此同時(shí)，還要對(duì)底腳和兩幫支護(hù)進(jìn)行適當(dāng)強(qiáng)化，在現(xiàn)階段頂板施工，支護(hù)手段都沒有獲取到實(shí)際性質(zhì)情況下，保證底板自由，適當(dāng)進(jìn)行卸壓處理，而在煤礦巷道底板底鼓之后，采取人工拉底方式進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道的保護(hù)，滿足后續(xù)煤礦開采需求即可。針對(duì)深部巖巷道處理時(shí)，最終決定采取支錨索+圍巖注漿方式的梯次組合支護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道穩(wěn)定的保護(hù)。

通過(guò)對(duì)煤礦的實(shí)際開采情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著埋深的不斷加大，整個(gè)巷道進(jìn)行開掘后，巷道內(nèi)的破碎區(qū)、塑性區(qū)范圍加工會(huì)不斷擴(kuò)大，而且圍巖裂隙也會(huì)進(jìn)一步發(fā)育，針對(duì)這一現(xiàn)象，如果在作業(yè)時(shí)只采取U 型支架支護(hù)或錨網(wǎng)噴方式無(wú)法確保巷道支護(hù)強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期，從具體情況來(lái)看，要利用深淺孔注漿方式進(jìn)行處理，通過(guò)這一方式能夠有效減少巷道圍巖中裂隙的出現(xiàn)，進(jìn)而使巖層內(nèi)部黏聚力能夠得到進(jìn)一步提高，通過(guò)對(duì)短錨索、高強(qiáng)度錨桿、長(zhǎng)錨索等各項(xiàng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用，從而讓頂板巖層能夠形成一個(gè)加固承載梁，提高整個(gè)巷道圍巖支護(hù)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道圍巖變形量以及圍巖變形范圍擴(kuò)大的有效控制，降低巷道圍巖變形情況的發(fā)生，使巷道圍巖能夠由原本不穩(wěn)定逐漸趨于穩(wěn)定[6]。梯次組合支護(hù)主要分為以下幾個(gè)階段：

2.3.1 通過(guò)造殼方式形成梁

相關(guān)工作人員在實(shí)際作業(yè)開展時(shí)通過(guò)對(duì)錨桿、金屬網(wǎng)、附件各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)用，從而使錨固巷道表面周圍巖層能夠形成穩(wěn)定支護(hù)結(jié)構(gòu)，從具體情況來(lái)看，該結(jié)構(gòu)起到的宏觀作用就是避免巷道在煤礦開采期間發(fā)生直接冒頂、巷道片幫等各種不良現(xiàn)象，而從微觀方面來(lái)看，這一支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮的作用就是有效減緩巖體膨脹現(xiàn)象，以及裂隙發(fā)育延伸，總的來(lái)說(shuō)，就是能夠?yàn)橄锏捞峁┚哂休^強(qiáng)承載力的梁結(jié)構(gòu)或殼體。需要注意的是，為了縮短工期，保證整個(gè)煤礦開采作業(yè)，要在巷道掘進(jìn)后，第一時(shí)間開展時(shí)相應(yīng)施工作業(yè)。

2.3.2 向錨固區(qū)域內(nèi)的注漿

施工人員加工直徑大小為22 mm 的鍍鋅鋼管，將其制作為注漿管路，考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，采取長(zhǎng)度1.8 m 的注漿管，在整個(gè)斷面一共布置了6 根注漿管路，進(jìn)行注漿管路時(shí)，為了確保注漿作業(yè)順利進(jìn)行，保證注漿效果能夠達(dá)到預(yù)期，相鄰注漿管之間距離為65 cm，所有注漿管路都要布置在兩排錨桿之間，注漿時(shí)，為了保證注漿作業(yè)順利，提高最終注漿質(zhì)量，要將注漿壓力控制在0.5～0.8 MPa 之間，水灰比應(yīng)對(duì)控制在0.9～1.0 之間，在錨固區(qū)域內(nèi)進(jìn)行注漿作業(yè)，通過(guò)注漿能夠使錨固區(qū)內(nèi)直接頂板裂隙可以形成一個(gè)穩(wěn)定整體，該項(xiàng)作業(yè)要在巷道掘進(jìn)作業(yè)完成14 h后開展。

2.3.3 形成高強(qiáng)度梁

通過(guò)對(duì)錨索與附件進(jìn)行應(yīng)用，在第一層支護(hù)基礎(chǔ)上，錨固巷道深部巖層，從而能夠在巷道頂板上形成加強(qiáng)梁，同時(shí)，能夠在巷道幫部形成更寬，而且具有高承載力的墻體，完成短錨索布置之后，要立即采取噴漿方式對(duì)巷道進(jìn)行處理，從而形成穩(wěn)定巷道，該項(xiàng)作業(yè)通常要在掘巷28 h 后開展。

2.3.4 錨固區(qū)域外圍注漿

利用制作的注漿管路，向錨固區(qū)外圍巖進(jìn)行注漿作業(yè)，各項(xiàng)參數(shù)與錨固區(qū)域內(nèi)的注漿的各項(xiàng)參數(shù)相一致，該項(xiàng)作業(yè)在掘巷72～120 h 內(nèi)開展。

2.3.5 形成高強(qiáng)度剛性梁

采用長(zhǎng)且?guī)в凶寜汗芎痛笸斜P單體錨索，彎沉對(duì)巷道頂板更深處巖層的錨固，向錨索施加高強(qiáng)度預(yù)拉應(yīng)力前，將上述各項(xiàng)階段串聯(lián)成一個(gè)整體，減小不同階段，以及每個(gè)階段內(nèi)部發(fā)生的撓曲變形和離層現(xiàn)象，形成高強(qiáng)度梁承載結(jié)構(gòu)，從而使深部巖層的具體承載力能夠得到進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道變形的有效控制，這一階段通常在掘巷120～216 h 內(nèi)完成。

3 結(jié)語(yǔ)

相關(guān)工作人員要從掘進(jìn)巷道開始，對(duì)巷道整體情況進(jìn)行觀察，動(dòng)態(tài)反應(yīng)巷道圍巖整體情況，依據(jù)反饋的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，科學(xué)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖變形情況的有效控制。通過(guò)180 d 觀察可以發(fā)現(xiàn)，巷道頂板發(fā)生最大下沉量約為15 cm，兩幫最大位移量約為7.2 cm，圍巖變形量都在可控范圍內(nèi)，通過(guò)觀察巷道頂板和圍巖兩幫觀察可以發(fā)現(xiàn)，整個(gè)巷道能夠位于穩(wěn)定，這一結(jié)果表明，本煤礦工程采用支護(hù)方式是可行的。