矿井深部岩巷围岩稳定与支护对策

矿井深部岩巷围岩稳定与支护对策
摘要：随着矿井开采力度的加强，煤矿的开采深度越来越深，严重影响了深部
岩巷围岩的稳定性，作为矿井开采安全技术管理人员应高度重视加强围岩的稳定
工作，从而确保开采工作安全、顺利地进行。

围岩的稳定支护工作应有一定的原
则和基础，找准关键点后采取有效的措施和对策，真正实现围岩支护工作的效益。

关键词：煤矿深部；岩巷围岩稳定；支护对策
1支护与围岩相互作用过程的理论分析
1.1支护和围岩相互作用的经典理论
支护和围岩相互作用理论是对于煤矿巷道围岩进行有效控制的直接理论基础。

目前在该理论的研究中，一般认为煤矿巷道的围岩的位移与支撑力成反比，因此，对于围岩的控制工作的重点应该是对围岩的支护工作。

1.2支护—围岩相互作用的波动平衡
在岩体遭到变形和破坏的过程中，围岩的状态将经历诸如弹性，可塑性性质
的变化，以及可能处于破裂和松散等状态。

而在比较严重的情况下，一些煤矿的
围岩构造，在挖掘初期就已经处于破损的状况，因此采煤巷道围岩控制过程会比
较复杂。

所以为了实现对围岩的有效控制，就有必要了解围岩在不同变形状态和
支撑条件下如何达到稳定状态。

采矿巷道一般来说可分为三个等级：第一个等级是自稳定的状态，即围岩结
构无需支撑工作即可实现稳定的巷道;第二个是亚自动稳定状态，即当支护控制条
件下围岩发生一定变形时，巷道可由其自身形成的支撑结构稳定;最后是非自稳定
状态，意味着围岩永远不会形成自稳定性，必须始终保持支护工程来保持巷道的
稳定状态。

1.3支架与围岩的动态相互作用
受煤矿生产的影响，采矿巷道的地质构造处于不断变化的应力场。

围岩的稳
定等级也通常会经历从自稳定到非自稳定的过渡。

由此我们也可以看出，周围岩
石与采矿巷道支撑之间相互作用的平衡规律是动态而分阶段的。

2围岩支护技术理论
2.1悬吊式支护技术
在过去，对围岩的支护艺术一般来说多采用悬吊支护的技术。

假若围岩周围
细碎岩石比较多，证明围岩存在着结构问题，此种情况下悬吊锚杆支护的应用非
但无法保障支护稳定性，甚至还会加速巷道中围岩的坍塌，从而彻底摧毁周围的
岩石结构，不利于稳定巷道的构造。

2.2组合梁支护技术
作为一种岩性结构，煤矿巷道围岩岩石层包含很多层次，且这些岩层形式结
构多。

在实际施工中，施工人员利用组合梁锚杆支护技术锚固多层围岩，提高围
岩承载力。

假若岩层破碎程度大，可借助不同岩层间的挤压与摩擦力，为围岩稳
定性的增强创造条件。

2.3组合拱支护技术
在实际施工中，在岩层受到严重破坏的情况下，利用其自身的挤压和摩擦力
可以提高围岩的稳定性，同时采用组合拱锚支护技术提高岩石的承载力。

在煤矿
回采巷道中，组合的拱锚支撑技术可以用于有效地锚定多层破碎的围岩[1]。

在此
基础上降低围岩垮落几率，并根据岩层间的挤压与摩擦力，确保拱形结构具有更
强的承载力，同时该项技术还有效地降低了围岩变形的频率，提高了围岩结构的
稳定性和安全性。

3深部岩巷围岩稳定支护现状
高地压巷道支护研究初步成果，还远不能满足高地压巷道围岩控制的要求。

归纳起来，还存在以下问题：1）虽然在目前的相关研究工作中，已经出现了相
当一部分深部巷道支护理论，但是这些理论体系本身都存在着一定缺陷，无法切
实有效的对于深部高低压巷道围岩破坏、变形机理进行揭示。

当前，绝大部分高
低压煤矿开采巷道，所采用的都是二次支护理论，也就是实际执行支护工作的过
程中，其支护工作主要是分两次来进行：第一次支护只是一定程度上保持围岩稳定，并且允许巷道围岩一定程度上进行压力释放；在压力释放基本稳定之后，便
可以开始第二次支护，如此一来便能够更好的进行稳定工作。

但是，随着深度不
断加深，这一加固理论已经无法为相关深部煤矿提供帮助，即便是二次支护之后，依然会发生变形、破坏现象，部分情况下需要周而复始的三次、四次进行加固，
这一支护措施无法为煤矿提供保障。

2）虽然目前有多种巷道支护形式，但各种
支护形式都存在不足。

对于高地压巷道本身来说，还没有切实有效的支护措施，
巷道本身所可能出现的变形、破坏都极有可能使得巷道坍塌，必须要通过有效的
措施不断进行翻修、维护。

如此一来，支护成本便会大幅度的提升，并且煤矿开
采的掘进速度极为缓慢，不仅效果不加，各个方面的隐患也较多，极大的影响到
了采煤推进工作以及采煤产量、效益。

3）由于锚杆、锚索强度和刚度偏低，导
致单位面积上锚杆、锚索数多，间排距小，支护密度大，严重影响巷道掘进速度，造成采掘接续紧张。

4矿井开采过程中煤矿深部岩巷围岩稳定性控制支护对策
4.1采用锚杆支护技术
锚杆支护技术是保持围岩稳定的关键，在工作过程中主要是发挥高预紧性、
高强度、高刚度和高锚固点的优势，并具有不同的特性效果，以保证支持效果。

当预紧力达到一定强度时，有利于承重壳体结构的形成，有助于将应力转移到其
它方面，从而有效地控制围岩的稳定性。

螺栓技术的高强度特性主要体现在其高
抗压能力上。

在实际应用中，控制围岩稳定性具有重要的意义。

在材料的使用中，采用高刚度材料的组合来提高承载能力，从而控制围岩变形。

4.2进行注浆锚索加固
注浆锚索加固技术是从实际技术实施中得出的改善围岩物理学性能提高围岩
稳定性的方法。

围岩的加固时利用注浆方法把围岩的弱面充实，使其和围岩的岩
体胶结成为一个整体，从而提高围岩的整体的稳定性和承受压力的性能。

在实际
技术的实施中，注浆锚索加固在起到应有效果的同时还可以降低支护成本。

通过
对支护体不同部位的注浆加固可以起到不同的作用，注浆锚索具有密封围岩缝隙
使其隔离空气和水的作用，还可以将松散破碎围岩胶结提高围岩整体性稳定性的
优点；注浆锚索加固可以使荷载均匀作用在喷层和支架上能够承受应力集中带来
的压力；对围岩缝隙的充填形成多层组合拱结构，起到扩大承载有效范围提高承
载能力的作用；注浆锚索加固可以使锚杆变长使多层组合拱形成整体，提高支护
结构的稳定性；注浆的方法会使支护结构面加大，降低了整个支护结构中产生的
应力，可以承受更大荷载，提高了支护结构的稳定性和承受能力。

4.3底板主动卸压
围岩所承受的压力一般都是集中在底板上面，因此需要对底板进行卸压处理，已减轻对地板所造成的压力。

而底板卸压受多方面的因素影响，主要是卸压槽的
方向、深度、宽度和形状与开巷的间隔时间等方面，在底板卸压过程中需要将底
板的应力进行转移，降低围岩承受的应力，从而避免岩道的变形和损坏。

底板主
动卸压技术能够调整整个围岩的受压情况，加强其承载力，进而改善煤矿深部岩
巷围岩稳定性。

5结语
围岩的结构面和应力状态是影响围岩稳定性的关键因素，煤矿开采深度的加
深很可能会改变围岩的应力状态，容易导致其产生裂缝，并且裂缝程度逐渐增大，不利于围岩的稳定，破坏了其平衡性，需要对其全方面进行分析和研究。

因此，
为确保矿井开采过程中煤矿深部岩巷围岩稳定性需加强其支护工作，科学合理进
行研究，有原则性地采取有效措施，确保工程能够顺利、安全进行。

参考文献
[1]白长江.试论采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策[J].内蒙古煤炭经济，2016，（24）：33-34.
[2]杜剑.试论采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策[J].内蒙古煤炭经济，2016，（Z1）：34+95.
[3]赵伟，等.深部岩巷主动支护及围岩稳定性控制技术研究[J].中州煤炭，2015，02：49-52.。