深井软岩巷道围岩控制技术

深井软岩巷道围岩控制技术

摘要：深井软岩巷道围岩控制技术是在矿山、隧道、地下工程等领域中应用的一种重要技术。由于软岩的力学性质较差，围岩的稳定性常常受到严重威胁，给工程的安全和效益带来巨大挑战。软岩巷道大变形支护问题一直是煤矿生产建设中的难题，也是目前国内外尚未得到有效解决的技术难题。随着我国资源开采由浅部向深部转移，软岩支护重要性越来越突出。随着各种支护材料和方法的研发与改进，使得围岩控制技术越来越成熟和可靠，然而由于软岩工程的复杂性和多变性，仍然存在许多挑战和问题需要解决。基于此，本文以实际案例为例对深井软岩巷道围岩控制技术进行了研究。

关键词：神经软岩巷道；围岩控制技术；支护

1.深井软岩巷道围岩控制技术

该技术是指在深井、隧道或地下工程等软岩地质条件下，通过一系列的工程措施和技术手段，以保证围岩的稳定性和工程的安全、可靠运行[1]。这项技术的研究和应用对于解决软岩巷道工程中的围岩问题至关重要。深井软岩巷道的围岩通常具有较差的力学性质，容易产生变形、开裂、坍塌等不稳定现象，为了克服这些问题，深井软岩巷道围岩控制技术采用了多种支护和加固措施来增强围岩的抗压和抗剪强度，提高围岩整体稳定性[2]。但是软岩工程的复杂性和多变性使得围岩控制工作具有一定难度，需要进一步完善和创新技术手段。

2.深井软岩巷道围岩控制技术应用研究

2.1背景介绍

新安煤业位于深部中生代侏罗纪软岩煤系地层，岩石巷道的开挖后很快受到风化影响，特别是在遇水的情况下，容易发生膨胀和剧烈变形。这导致新安煤矿在建井期间先期掘进的4000多米巷道几乎全部受到破坏。长期以来，新安煤业一直受到软岩巷道大变形灾害的困扰，巷道出现严重的底臌、顶板下沉、巷帮鼓

出等现象。最严重的巷道顶板与底板直接闭合，顶底板移近量超过3000mm，对矿井的安全生产构成了极大威胁，同时也导致了矿井生产成本的急剧增加，每年巷道的维修成本超过5000万元。

近年来，新安煤业的领导非常重视深部软岩巷道的治理工作，组织了中国矿业大学等煤炭行业单位开展了钢管混凝土、恒阻大变形锚索、高强锚杆等支护工艺的改革，取得了一定的成效，然而在持续的高地应力作用下，巷道仍然无法改变持续变形而需要不断翻修的局面。这说明现有的支护技术尚未完全解决新安煤业软岩大变形灾害治理问题。

因此，我们需要根据新安煤业的围岩地质条件和未来的生产布局，结合采动影响和服务年限的要求，应用国内外最新发展的支护理论、方法和技术，借鉴交通、水利等行业在软岩大变形治理方面的先进经验。同时需着眼降低新安煤矿井下巷道软岩支护成本，提高支护效率，并构建基于大数据智能分析的软岩巷道支护设计与辅助决策系统。通过这些措施，我们希望将软岩支护从传统的“被动防御”转变为“主动防控”，从而扭转现有的巷道大幅翻修、成本高昂的局面。这个项目的开展对于新安煤矿的安全开采和降本增效具有重要意义。

2.2研究目标

基于大数据智能分析的软岩巷道大变形支护设计决策系统，旨在降低新安煤矿井下巷道软岩支护的成本，并提高支护效率。该系统结合了大数据智能分析技术和煤、岩层三维应力的长期监测技术，探索了不同煤（岩）层、不同巷道类型下软岩支护设计的评价方法和指标。特别是在“软岩-深部开采-矿压”复合灾害的情况下，进行多因素关联分析和评价指标的研究。我们致力于建设一个标准化的支护设计评价体系，实现软岩支护从“被动防御”到“主动控制”的转变，从而实现巷道维护的关口前移。

2.3研究内容和技术关键

我们提出了一种新的工艺，即第一胶轨联络巷软岩大变形支护新工艺。该工艺是根据对新安煤业第一胶轨联络巷大变形灾变规律和现场地应力的实测结果，结合数值计算和现场监测的方法得出的。我们提出了大变形地下工程缓冲层让压

协调变形设计理论，并研发了体积压缩型高延性缓冲让压新材料和施工工艺。在

支护参数的快速决策方面，我们提出了以“喷射混凝土+低压浅孔注浆+高压深孔

注浆+高强预应力锚杆/索+缓冲层+可缩性U型钢拱架/钢格栅纤维混凝土/钢筋混

凝土”为框架的方法。通过采用这种新工艺和决策方法，我们能够解决巷道多次

翻修和变形难以控制的难题，实现对巷道围岩变形的控制。

2.4方案制定

第一胶轨联络巷的翻修支护参数如下：

1、喷射混凝土参数：我们采用的喷射混凝土的初喷厚度在30mm至50mm之间，复喷厚度也在30mm至50mm之间，总厚度为100mm。

2、预应力中空注浆锚杆支护参数：我们使用的预应力中空注浆锚杆的规格

为φ32×4000mm，排列间距为800mm×800mm。锚杆的预应力不低于100 kN，锚

固力不低于200 kN。

3、锚索支护参数：我们采用φ18.9mm×8300mm的注浆锚索进行支护。底板

的锚索采用φ18.9mm×6300mm的注浆锚索，锚索的排列间距为1600mm×1600mm。

4、缓冲层材料：我们使用的缓冲层材料为50cm厚的吸能缓冲结构，其体积

压缩率不低于70%，强度不低于1.0MPa。

5、支护材料：我们采用矿用钢格栅进行支护，喷射混凝土可以进行喷实密

封处理，或者采用C40钢筋混凝土。

通过以上的支护参数和材料选择，我们能够有效地对第一胶轨联络巷进行翻

修支护，保证巷道的稳定性和安全性。

2.5应用效果

首先，在喷射混凝土参数方面，采用30mm至50mm的初喷厚度和总厚度为

100mm的复喷厚度，能够显著增强巷道围岩的承载能力，提高巷道的稳定性。其次，在预应力中空注浆锚杆支护参数方面，使用φ32×4000mm的锚杆，排列间

距为800mm×800mm，锚杆预应力不低于100 kN，锚固力不低于200 kN，能够有

效增加巷道围岩的支撑力，防止软岩变形的发生。第三、采用锚索支护参数，使

用φ18.9mm×8300mm的注浆锚索进行支护，底板锚索采用φ18.9mm×6300mm的

注浆锚索，排列间距为1600mm×1600mm，能够有效分散巷道围岩的应力，提高巷

道的整体稳定性。第四、采用50cm厚的吸能缓冲结构作为缓冲层材料，其体积

压缩率不低于70%，强度不低于1.0MPa，能够有效吸收巷道围岩的变形能量，减

小巷道的变形程度[3]。最后，在支护材料方面，使用矿用钢格栅进行支护，并选

择喷实密封的喷射混凝土或C40钢筋混凝土进行固化，确保巷道的整体稳定性和

安全性。通过这些支护新工艺的应用，能够有效控制第一胶轨联络巷软岩大变形，提高巷道的质量和使用寿命。这一工艺的应用效果已经在实际工程中得到了验证，并取得了显著的成效。

参考文献

[1]李冰冰,姜鹏飞,焦金宝等.千米深井大变形软岩巷道围岩控制技术应用实

践[J].中国煤炭,2019,45(01):61-65.

[2]张利奎,霍源,赵子文等.深井软岩巷道控制原理与技术[J].内蒙古煤炭经济,2017(11):14-15+86.

[3]鲁德丰,刘帅,王纪尧.刘桥一矿深井软岩下山巷道围岩控制技术[J].煤矿

安全,2016,47(12):72-75.