發布時間：2020-07-15所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：隨著礦井開采深度的不斷增加，使得大部分井下巷道的圍巖呈現出膨脹性，強流變性，低強度性的特點，這些處于越來越高地應力環境中的巷道無形中加大了巷道支護難題，從而增加了開采作業的難度，軟巖是大斷面巷道支護不能回避的重點。能否有效地解決大斷
摘要：隨著礦井開采深度的不斷增加，使得大部分井下巷道的圍巖呈現出膨脹性，強流變性，低強度性的特點，這些處于越來越高地應力環境中的巷道無形中加大了巷道支護難題，從而增加了開采作業的難度，軟巖是大斷面巷道支護不能回避的重點。能否有效地解決大斷面巷道在軟巖條件下的支護是現在煤炭安全生產面臨的主要問題。因而，研究應對高地應力軟巖巷道的支護技術已迫在眉睫。
關鍵詞：煤礦;軟巖;支護
1 煤礦軟巖巷道支護的現狀
煤礦軟巖巷道支護是煤礦巷道回采并向深部延伸時經常面臨的問題。軟巖的種類和性質根據軟硬程度的不同使得巷道所處的構造應力和地應力出現各式各樣的差別。主要是由于組成煤層圍巖的重要部分是軟巖，而目前的軟巖巷道支護方式比較被動，不利于煤礦的大力開展和深度回采。
1.1軟巖的特征
一是軟巖巷道具有流變性能，而且變形持續的時間長，變形量大。二是一般的軟巖多為巖質泥巖、泥巖、粉砂巖以及砂質泥巖組成。軟巖的孔隙率相對較高，穩定性差，強度小，而且結構疏松，松散破碎，容重低。三是軟巖巷道的底鼓明顯，變形范圍廣，變形速度快。四是軟巖巷道的圍巖壓力較大，而且來壓快，因此自穩性差，自穩時間短。五是軟巖的膨脹性特別強，而且易吸水崩解。
1.2軟巖巷道的基本特點
一是圍巖的底鼓較為明顯。由于強度低，結構疏松，松軟巖層支撐不了其上覆巖層的重量，在地壓的作用下，圍巖以垂直變形為主，而垂直變形又以底鼓為主。因此，在松軟巖層巷道中是四周來壓，底鼓較為明顯，但是在相對堅硬的巖層中，圍巖對于支架產生的壓力主要來自于頂板，而中硬巖層對支架的壓力來自于兩幫和頂板。
二是巷道圍巖自穩時間的長短主要取決于地壓的大小以及圍巖的強度，同時也與巷道所處的位置，掘進方法、斷面的形狀有關。圍巖從暴露起一直到開始失穩而冒落的時間，就是所謂的圍巖自穩時間。自穩時間很短，而且來壓很快，軟巖巷道的自穩時間只有幾十分鐘到幾個小時。由于巷道的來壓快，因此要保證巷道圍巖不冒落，只能立即支護或者超前支護。
三是軟巖巷道的顯著特點就是圍巖變形量大，變形速度快，持續時間長。有的變形持續時間甚至長達半年以上還不能確定。
1.3軟巖巷道的變形特點
一是軟巖巷道的變形具有一定的方向性，因為它是在不同的應力作用下產生的。一般情況下，它是隨礦井開采深度的加大而增加的，并且在不同的地質條件下，不同的礦區中都存在著相應的軟化臨界深度，一旦超過臨界深度，支護的難度就會隨之增大。
二是軟巖巷道的變形具有明顯的實效性。初期巷道的自穩性差，而且呈來壓快，變形量大的特點，如果不及時加以控制，巷道的巖塊很快就會冒落，最終破壞巷道。如果不適應軟巖巷道大變形的特點， 一味地用鋼性支架強行支護，巷道就會垮落，支架也會被壓壞，巷道無法進行維護。
三是軟巖巷道的受壓多為環向性、非對稱性。隨著巷道的開挖，底板的底鼓也會隨之產生，生產者必須對巷道底鼓加以控制，否則長時間的底鼓就會導致兩幫的破壞，最終使得頂板冒落。
1.4軟巖巷道的支護問題
一是支護的參數，巷道的穩定性對于支護參數的選擇要求很高，通常情況下，基本上依據工程類比法對支護參數進行選取。對于普通的地質條件，可采用工程類比法，但是對于條件相對復雜的地質條件，該方法就不能再滿足要求。
二是巷道圍巖的變形破壞機理，巷道支護是一個與圍巖變成相協調的過程，我們只有充分認識并能夠合理利用圍巖的變形機理，才能適時，適地地選擇合適的軟巖巷道支護形式以及最優的支護參數和時機。提高煤礦支護人員的理論素質也應該提到日程。三是支護對策，根據不同的巷道破壞性質和特征，應選用與之適應的巷道支護對策，特別是對于軟巖巷道和硬巖巷道要嚴格區分。
2 軟巖巷道的支護方式
2.1錨網支護
近年來，由于錨桿支護在提高圍巖自身強度，控制支護成本，改善圍巖應力狀態等方面的優勢，加之錨桿支護技術的不斷發展以及工程學對于錨桿支護理論研究的不斷深入，錨桿支護的應用相當普遍。但是錨桿支護也有其不利之處，錨桿支護依存的基礎是圍巖的賦存條件，因此，對于圍巖破碎性很強的巷道，錨桿支護的錨固力就極易喪失，從而導致巷道嚴重變形。目前，錨桿支護主要是錨索支護、錨桿、高強度護表構件，這樣的支護方式屬于主動支護，并且主要針對那些圍巖的可錨性較好的巷道條件。這樣不僅能夠提高巖體的殘余強度，還能有效地改善煤礦巷道圍巖的應力應變性和應力狀態，從而充分發揮圍巖的自承載能力。
2.2金屬支架支護
目前，我國煤礦軟巖巷道通常采用金屬支架為U型的鋼支架，它具有可縮性能較好，承載能力較大，結構較簡單等優點。之所以這樣選擇是因為軟巖巷道具有大變形，高應力的特點，這就要求金屬支架既能夠適應巷道大變形的特點，又能夠抵抗巷道高應力的狀態，即金屬支架必須具備的高阻可縮性能。由于U型鋼支架支護屬于典型的被動支護，只能等到圍巖變形之后被動承載，不能在支護初期提供支護阻力，這就容易在實際的承載過程中出現承載不均或偏載的情況，最終破壞圍巖與支護之間的相互作用關系，從而無法有效地支護圍巖變形的軟巖巷道。
2.3聯合支護
所謂聯合支護就是同時采用多種具有不同性能的單一支護方式的組合支護。聯合支護的支護方式多采用取長補短，優勢互補的方式，保留各種支護方式的有點，摒棄其缺點，從而達到支護效果最優化。近年來，隨著軟巖巷道支護技術的大力發展，支護方式也隨之不斷改進，主要有型鋼支架-錨網支護方式等。棚索聯合支護是軟巖巷道聯合支護方式的一種，它以U型鋼支架+錨索聯合支護的支護技術，小孔徑高強預應力的錨索聯合支護能夠充分激發杭大支護系統的整體效果和承載能力，并且還能最大限度地調用深部巖體的承載能力;而高阻可縮U型鋼支架則可以有效地適應軟巖巷道大變形，高應力的特點。兩者結合，不僅能夠有效控制頂板，還能夠充分滿足巷道的支護要求，并且安全性高，可操作性強。實驗證明，該項支護采用之后，可以大大提高煤炭資源的回收率，為礦井的發展帶來更大的利潤空間。
3 結語
軟巖支護是國內外面臨的重要研究課題，盡管前人在此領域已進行了大量的探討，取得了很多有價值的研究成果，但由于軟巖受埋藏深度、賦存性狀、水文地質、物相成份及礦山壓力等因素的影響，致使軟巖表現出不同的流變特性，這給軟巖控制帶來了非常大的困難。特別是煤礦向深部轉移之后，在高應力的作用下，現有的單一的煤礦軟巖巷道支護方式已經不能滿足現狀，甚至影響了煤礦的經濟效益和安全狀況。本文結合了幾種單一的軟巖巷道支護方式，并分析其優缺點，提出了一種更為有效的軟巖巷道聯合支護方式。——論文作者：王毅
相關期刊推薦：《山東煤炭科技》(雙月刊)創刊于1983年，是由山東省煤炭學會主辦的科技刊物。本刊辦刊宗旨是宣傳黨和國家有關發展煤炭工業的方針、政策、法規，交流煤炭工業深化改革的經驗，報道煤炭及其相關行業安全生產、科研設計、現代化管理等方面的新技術、新工藝、新動向，傳播國內外最新技術信息。
SCISSCIAHCI
