深部巷道围岩支护分析研究

深部巷道围岩支护分析研究
[摘要]巷道围岩应力相应增大，矿井矿压显现加剧，巷道变形和破坏更加严重，大部分深井巷道出现严重破坏，巷道维护十分困难。

[关键词]深井巷道矿压显现锚杆支护锚索支护
中图分类号：td 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）08-061-01
引言
巷道围岩应力相应增大，矿井矿压显现加剧，巷道变形和破坏更加严重，大部分深井巷道出现严重破坏，巷道维护十分困难。

深井巷道中坚硬的煤岩破坏过程伴随着更多的应力突然释放，有冲击危险的煤层数量增加，冲击地压强度增大，从而使深部煤层开采更为困难复杂。

长期以来，我国大部分矿井都处在浅部开采，部分矿井进人深部开采后，在围岩控制、巷道布置等方面仍沿用浅部煤层开采方法，对深部围岩控制和巷道维护带来了很大困难[1]。

1.深井岩石巷道的地压显现特性
深部煤岩的物理力学性质是随着开挖、地质和工程环境因素的变化而变化。

在不同深度的地段，岩石的原始体积和物理力学性质不同，处在下部的岩石在上部岩层压力的作用下，密度会增大体积缩小，同时岩石的弹性模数、硬度系数相应升高。

最主要的是深部硬岩处于高应力状态，当地应力超出岩石强度时，岩体平衡受到破坏，围岩中的应力集中使岩体产生脆性破坏，并伴随大量能量释放和岩
体抛出，发生岩爆现象[2]。

软岩巷道的地压显现来压迅速，掘进初期围岩变形剧烈、持续时间长，地压显现剧烈。

软岩巷道地压显现也表现出流变性显著，许多软岩强度低，遇水表现出膨胀、软化和崩解，这就导致了软岩流变变形的发生。

在掘进阶段表现为掘进后巷道变形速度很大、很长一段时间不能稳定。

软岩巷道地压显现的另一特征对应力扰动极为敏感，软岩在较大范围内均属松软破碎岩层，整体稳定性差，巷道不仅掘进变形剧烈，流变速度大，而且对应力扰动十分敏感，如放炮、翻修等较小的扰动则围岩再次发生变形，致使巷道断面形状继续发生改变。

硬岩巷道的地压显特征也是巷道来压迅速，但是达到稳定的时间也短。

一般情况下，沿节理裂隙塌落是巷道的主要破坏形式。

在巷道高压应力集中区，巷道的典型破坏形式，先是沿巷道轮廓发生层层剥落，接着沿结构面断裂，另外当岩体本身较为破碎时，是沿有利于层状剥落的结构面进行层层剥落。

冲击地压是硬岩巷道的地压显现重要特征，冲击地压发生前，巷道围岩发生炸裂声，发生时伴有清脆的响声，岩块向巷道空间抛出。

冲击地压多发生在岩石质地坚硬、完整、强度高的地方。

随着矿井向深部发展，原岩应力增大，岩体塑性大、移动量大和移动速度快，而且在深部变形量较大，因而，在深部巷道支护结构上应满足抗高地压、可塑性能好和支护强度大等特点。

封闭性能好，能有效地防止鼓底等优点，可缩量大，能适应围岩大变形，因此，单一支护很难满足这些要求，应采用多种支护形式共同联合支护，
提高深井巷道支护质量[3]。

2.深井巷道常用支护技术
锚注技术一般适用在破碎围岩的巷道中，它的支护机理是在破碎围岩巷道的破碎塑性区，经过自钻锚杆注浆后，破碎结构的围岩被铰接成拱形连续体加固圈。

同时自钻锚杆又起挤压和悬吊作用，使巷道围岩沿径向挤压的压力转化成切向力，防止围岩松动范围扩大，使巷道径向应力减小到用较小支护阻力就可使围岩长期处在稳定状态。

3 锚网喷注支护技术
锚网喷注支护技术是在锚喷支护的原理上，采用锚杆、锚索、网、喷注方式，增加一项注浆工艺，以达到加固围岩的目的。

锚网喷注支护技术使承载能力和围岩强度得到提高，巷道变形量显著降低，很适合用于深部软岩巷道施工，支护工艺简单、费用低廉，但在不同类别软岩炮后最佳注浆时间和增加孔隙度的管路压裂技术可否
用于加固软岩的注浆工艺上以进一步提高围岩强度，需在今后的工作中进一步研究。

4 锚杆锚索联合支护
锚杆锚索联合支护机理是通过围岩内部发挥支护作用，就是变巷道被动支护为主动支护，提高巷道承载力，锚杆支护是利用锚杆、锚固剂及其护表构件给围岩一定的支撑强度，与围岩组成支护体系，承受各种围岩应力和采动应力，达到支护的目的。

锚杆锚索联合支护的加固作用。

锚杆锚索联合支护有组合拱、减
垮和悬吊作用，岩体与锚杆锚索结合，岩体整体性加强，围岩周边应力状态得到重新分部，提高煤岩体整体抗变形能力。

通过施加锚索较大的预紧力，压实和挤紧岩层中的节理、裂隙、层理等不连续面之间的摩檫力，同时靠其和锚杆群的成拱作用控制围岩变形，增加围岩的自身承载力[4]。

锚杆锚索联合支护的另一个是互补作用。

巷道开挖后软岩破碎围岩的变形量很大，立即采用锚索支护，可能因锚索延伸量超过极限而破断，在巷道开挖初期只安装锚杆，通过锚杆的加固作用，锚岩支护体具有一定的承载能力，围岩在一定的变形范围内可以保持自身稳定。

通过锚杆锚索联合支护，减小了巷道围岩变形，提高了支护阻力，增强了围岩的整体稳定性[5]。

5. u型钢支架支护
u型钢支架可缩量较大，理论承载能力较大，工作特性主要取决于卡缆的受力状态和刚度。

要想让u型钢支护在深矿井巷道中充分发挥其的作用，必须对u型钢支架的卡缆进行调质处理，支设时壁厚应采用泵送材料整体充填。

结语：
由于要承受上部岩重，深部岩体大多数呈高应力状态，因此，岩体的力学性质、弹性模数、硬度系数和巷道矿压显现都发生了变化，这就对深井巷道支护提出了更高的要求，而锚注、锚网喷注、锚杆锚索、u型钢支架支护因其施工简单方便、经济、支护效果显著，所以是深井巷道的常用支护形式，但是在较复杂和应力高，变形大
的地方，应采用以上多种支护形式联合支护，提高深井巷道支护质量。

参考文献：
[1] 常聚才，谢广祥. 深部巷道围岩力学特征及其稳定性控制[j].煤炭学报2009，34（7）：
[2] 王其胜，李夕兵，姚金蕊. 深井软岩巷道破坏原因及矿压显现规律[j].中国矿业，2007，16（1l）：
作者简介：
王春林（1968—），男，辽宁瓦房店人，工程师，1991年毕业于阜新矿业学院，采矿工程专业，工作于沈阳焦煤股份有限公司生产技术管理部生产技术处，从事煤矿生产技术管理工作。

历任技术员、副科长、主任工程师、科长、矿副总工程师、生产处主任工程师、副处长。