深部軟巖巷道卸壓技術應用與研究

深部軟巖巷道卸壓技術應用與研究

　　軟巖可分為地質軟巖和工程軟巖兩大類別。地質軟巖指強度低、孔隙度大、膠結程度差、受構造面切割及風化影響顯著或含有大量膨脹性粘土礦物的松、散、軟、弱巖層，該類巖石多為泥巖、頁巖、粉砂巖和泥質礦巖，是天然形成的復雜的地質介質;工程軟巖是指在工程力作用下能產生顯著塑性變形的工程巖體。工程軟巖強調軟巖所承受的工程力荷載的大小，強調從軟巖的強度和工程力荷載的對立統一關系中分析、把握軟巖的相對性實質。根據軟巖特性的差異及產生顯著塑性變形的機理，軟巖可分為4大類，即膨脹性軟巖、高應力軟巖、節理化軟巖和復合型軟巖。

　　摘要：本文結合煤礦生產實踐，介紹了深部巷道維護的新技術，探討了該技術在實際應用中存在的問題和相應對策。闡述了在下一步推廣應用中，應采取的措施及相關標準。

　　關鍵詞：深部巷道;采動壓力;開幫卸壓

　　引言

　　華豐煤礦目前已開拓到海拔-1100m以下，深部巷道面臨高地壓、高采動壓力的雙重考驗。為了避免采動影響范圍內的巷道出現大范圍失修，該礦在部分深部巷道試用了“開幫卸壓”技術。旨在通過不斷摸索及完善，使該技術不斷趨于成熟，得以在同類型深部礦井中推廣應用。

　　一、“開幫卸壓”技術的機理

　　(1) 華豐煤礦屬于典型的深部軟巖礦井，在深部高地應力及軟巖膨脹性作用力的影響下，巷道圍巖內部積聚了大量的變形能量。根據以往經驗，單純依靠多種支護形式的疊加只能暫時的維護住巷道，一旦進入采動壓力影響范圍內，就難以為繼;(2)“開幫卸壓”顧名思義，就是通過對深部失穩巷道預先放炮開幫，放掉承壓圍巖，改變巷道圍巖的應力狀態，使巷道始終處于零壓狀態，變靜態的被動承壓為動態的主動卸壓。同時利用深部軟巖的流變性，在一次卸壓后，對采動壓力影響范圍內的巷道分段二次、三次進行“開幫釋壓”，持續減壓，直至脫離采動影響范圍，巷道圍巖重新恢復到穩定狀態。

　　二、試驗巷道的選擇

　　目前，-1100m運輸大巷正處于四、六層煤采動壓力影響范圍內，巷道變形較嚴重，部分巷道已經無法使用。據此，礦研究決定選取-1100m運輸大巷作為試驗巷道，應用開幫卸壓工藝。-1100m運輸大巷平面布置圖見圖1所示。

　　三、采用的施工方法及支護設計

　　(1)施工方法。根據巷道用途、圍巖特性、服務年限及巷道變形破壞情況，施工時自兩拱肩向下開幫、落底、整改更換變形的舊U型棚等。采用近三心拱型斷面，整棚換棚采用π型鋼前探梁作臨時支護，開幫位置采用初噴30mm混凝土作臨時支護，錨網噴支護作永久支護。

　　該巷巷修前，由地質測量部門根據先前東西兩側已擴修巷道現場實測，整個巷修段標記出腰線并掛設施工中線，施工時嚴格按中腰線施工。

　　(2)支護設計。開幫位置采用錨網噴支護作為永久支護，錨桿采用MSGLD-335#等強全螺紋錨桿。錨桿規格為φ22×2400mm，每根錨桿用2塊樹脂藥卷加長錨固，規格為MSCK2830、MSZ2850。錨桿間排距為800×800mm(下拱肩處五花布置)。使用冷拔鋼10#黑鐵絲經緯金屬網，噴射C20混凝土(水泥、石子、砂子)，噴體總厚度100mm。U型棚原則上繼續使用原有舊U型棚，個別變形嚴重的棚梁棚腿更換。棚之間加裝兩組新式聯棚器加固。兩拱肩以下不再鋪網，頂部采用鐵背板密背，間距300mm，使用雙股鐵絲固定在U型棚上。

　　(3)巷道尺寸及施工標準。自拱肩向下開幫卸壓，開幫量由上至下逐漸增加。開至起拱線位置時，需開至650mm，兩幫開寬量均保持至底板。巷道拱部采用近三心拱型斷面。嚴格按中腰線施工，卸壓整棚后，中線距南幫棚腿不小于1.2m、距北幫棚腿不小于3.0mm。開幫卸壓支護斷面圖見圖2所示。

　　四、施工過程中存在的問題和相應對策

　　4.1 存在的問題

　　①由于試驗巷道正處于四、六層采動壓力影響范圍內，巷道圍巖破壞程度已經非常嚴重，軟巖流變性表現得尤為突出。單純采用800×800mm 間排距的普通全螺紋錨桿支護已無法阻止兩幫移近變形;②巷道正頂至兩幫300～800mm范圍內，未再放頂。頂部破碎巖石向兩幫擠壓，巷道頂部墜頂，頂梁受力;③原支護體中使用的經緯網及鋼筋網較多，實際施工過程中，剪網量較大;④試驗巷道采動壓力影響與四、六層工作面初次來壓、周期來壓步距的關系需要進一步論證，以確定二次、三次卸壓的最佳時間及范圍。

　　4.2 采取的相應對策

　�、匍_幫卸壓巷道的支護設計不能一概而論，應根據巷道圍巖破壞情況具體分析。對圍巖較穩定、變形量不大的巷道卸壓間隙可適當減少，支護強度保持現在的水平即可;對頂板及應力集中區卸壓間隙應擴大到800mm，一次支護采用高強錨桿、五花錨桿采用等強錨桿，并在下拱肩加打一根錨索;對上幫巖石破碎、上拱肩出現巖層抽動的巷道，應在錨網噴支護后立即支棚，并對上拱肩接頂。對頂板破碎的巷道頂板，還應減少裝藥量，并增加節炮眼數量。炮后采用局部錨帶網加強支護，控制住頂板。在動態觀測時，發現漿皮擠進、錨桿斷裂情況時，及時補強支護;②通過對巷道狀態的判斷及整修時的施工資料，對施工巷道進行局部選擇性卸壓。避免增加額外工作量，同時可以保護原有支護體。;③與礦壓觀測部門聯系，對試驗巷道建立起完善的礦壓觀測體系。通過動態觀測與四、六層工作面來壓分析，確定試驗巷道初次來壓及周期來壓時間，合理安排施工單位進行二次、三次卸壓。

　　參考文獻：

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　　[1]柏建彪.深部軟巖巷道支護原理及應用[M].巖石工程學報，2008.

　　[1]何滿潮.中國煤礦軟巖巷道工程支護設計及施工指南[M].科學出版社，2004.

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