侯敏+張軍

[摘 要]煤礦企業(yè)對煤礦開采深度的不斷加深讓煤礦巷道支護(hù)技術(shù)受到了更多的關(guān)注。在各種支護(hù)技術(shù)里錨桿支護(hù)技術(shù)使用較為廣泛，該技術(shù)不僅可以增強(qiáng)煤礦巷道的穩(wěn)定性，而且還能有效的掌控巷道的變形。本文通過分析煤礦巷道支護(hù)的理論與技術(shù)，闡述了錨桿支護(hù)技術(shù)在煤礦巷道中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]煤礦工程；巷道；支護(hù)技術(shù)

中圖分類號：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）08-0058-01

前言：煤礦開采深度逐漸加深的同時(shí)，制約巷道支護(hù)的各種不利因素也隨之增加，這當(dāng)中尤以礦壓的增大為巷道支護(hù)安全可靠的主要因素。因此，探索探究適應(yīng)礦井深部水平的巷道支護(hù)方式已成為煤礦技術(shù)人員的重要課題。軟巖巷道掘進(jìn)過程中的頂板支護(hù)是制約礦安全發(fā)展的重要難題，本文擬結(jié)合錨桿支護(hù)的原理及支護(hù)作用來研究軟巖巷道頂板的支護(hù)。

1.煤礦巷道支護(hù)理論

1.1圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論

所謂圍巖巷道支護(hù)技術(shù)就是在支護(hù)技術(shù)里面，調(diào)整圍巖應(yīng)力以提升圍壓，同時(shí)增強(qiáng)圍巖的荷載水平的支護(hù)理論。此類圍巖支護(hù)技術(shù)的好處在于可以提升錨巖體的性能，同時(shí)加大錨固區(qū)的巖體峰值、峰后還有殘余的強(qiáng)度。

1.2松動圈支護(hù)理論

煤礦巷道的松動圈支護(hù)理論的核心內(nèi)容在于巷道在進(jìn)行開挖施工過程中，可以引起四周巖松動同時(shí)出現(xiàn)松動范圍，且導(dǎo)致松動圈發(fā)生膨脹問題，松動圈支護(hù)也就是對膨脹的松動圈實(shí)施支護(hù)從而避免巖體破裂松動出現(xiàn)隱患，這項(xiàng)支護(hù)理論的誕生讓支護(hù)技術(shù)越來越具備針對性。

1.3聯(lián)合支護(hù)理論

巷道聯(lián)合支護(hù)的核心內(nèi)容就是根據(jù)一系列的防護(hù)措施，有效提升支護(hù)體的強(qiáng)度與硬度，如此調(diào)整圍巖發(fā)生的松動、膨脹問題的措施，同時(shí)讓巷道的穩(wěn)定性提升的方法。這種措施被廣泛運(yùn)用在巷道里面地勢和地形相對繁瑣的地區(qū)。

2.煤礦軟巖巷道支護(hù)具有的不足

2.1軟巖巷道變形破壞的特征

2.1.1 針對軟巖巷道的變形而言，其具有蠕變變形三時(shí)期的規(guī)律，同時(shí)存在極其顯著的時(shí)間效應(yīng)。剛開始階段的來壓及時(shí)、變形量明顯，且不具備較好的巷道自穩(wěn)性，假使不進(jìn)行掌控在很短時(shí)間內(nèi)就可以出現(xiàn)巖塊冒落，以至于引起巷道破壞。假使通過鋼性支架強(qiáng)行支護(hù)而和軟巖的大變形屬性極其不吻合，就不易維護(hù)巷道，引起支架被壓壞還有巷道垮落。

2.1.2軟巖巷道普遍是環(huán)向受壓，同時(shí)不對稱，巷道開挖完畢不但頂板變形極易冒落，底板還會出現(xiàn)一定的底鼓，假使對巷道底鼓不進(jìn)行嚴(yán)格的掌控，就可以發(fā)生激烈的底鼓同時(shí)引起兩幫破壞，最終導(dǎo)致頂板冒落。

2.1.3軟巖巷道變形普遍隨礦井深度提升而提升，不一樣的礦區(qū)與地質(zhì)背景下均具有一個(gè)軟化臨界深度，大于了臨界深度，支護(hù)就會增加難度，同時(shí)軟巖巷道變形在差異性的應(yīng)力影響下，展現(xiàn)出顯著的方向性。

2.1.4軟巖的失水與吸水都能引起軟巖出現(xiàn)膨脹變形破壞與泥化破壞。

2.2軟巖巷道支護(hù)具有的不足

軟巖巷道支護(hù)存在的不足，特別是軟巖回采巷道方面的支護(hù)問題，其屬于礦業(yè)項(xiàng)目里面最為棘手的問題，原來對軟巖巷道的支護(hù)方面具有的不足，在理論認(rèn)識與支護(hù)策略兩方面具有很多不足，關(guān)鍵展示于下述幾點(diǎn)：

2.2.1以圍巖變形破壞機(jī)理為基礎(chǔ)支護(hù)屬于一個(gè)完整的過程，為了讓此過程和圍巖變形環(huán)節(jié)相吻合，需要全面進(jìn)一步對圍巖的變形機(jī)理進(jìn)行分析，必須在此前提下，才可以挑選恰當(dāng)?shù)能泿r的支護(hù)模式還有清楚且恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)參數(shù)。

2.2.2支護(hù)參數(shù)，支護(hù)參數(shù)選擇是直接作用于巷道穩(wěn)定性相當(dāng)關(guān)鍵的因素之一。原來對支護(hù)參數(shù)的選取普遍選擇的是工程類比法。在工程地質(zhì)環(huán)境簡單，這種策略基本實(shí)現(xiàn)要求；在地質(zhì)條件繁瑣不可以實(shí)現(xiàn)要求的，同時(shí)現(xiàn)階段部分有軟巖巷道支護(hù)不失敗的案例，不能開展工程類比。

3.煤礦軟巖巷道支護(hù)技術(shù)探討

3.1軟巖巷道支護(hù)技術(shù)關(guān)鍵

因?yàn)檐泿r的力學(xué)特征、變形力學(xué)體制等特征，對軟巖巷道落實(shí)成功支護(hù)，應(yīng)該是有下述三個(gè)重要技術(shù)：

3.1.1正確地確立軟巖變形體制的復(fù)合型。

3.1.2有效地把復(fù)合型過渡到單一型。

3.1.3妥善使用復(fù)合型變形力學(xué)體制的過渡技術(shù)。

因?yàn)檐泿r巷道圍巖不具備獨(dú)立且單一的變形力學(xué)體制，而是此外還擁有很多的變形力學(xué)機(jī)制，也就是復(fù)合型變形力學(xué)體制，這種機(jī)制是導(dǎo)致軟巖巷道破壞的直接原因。所以非復(fù)合型的支護(hù)模式是沒有效率的，必須選擇聯(lián)合支護(hù)的措施，妥善的使用復(fù)合型往單一型過渡的技術(shù)，也就是和軟巖變形階段里所有支護(hù)力學(xué)方案的支護(hù)先后順序還有效果緊密聯(lián)系起來，需要與復(fù)合型變形力學(xué)體制的屬性相吻合，如此一來才可以確保支護(hù)有效完成。

3.2最佳支護(hù)時(shí)間研究

巷道開挖開始后，巷道具有的圍巖應(yīng)力會再一次的分布，而這個(gè)情況下切向應(yīng)力在巷壁四周出現(xiàn)相當(dāng)?shù)拿芗?，引起此地區(qū)的巖層屈服走上塑性工作過程之中，進(jìn)而出現(xiàn)塑性區(qū)。而此區(qū)域的發(fā)生，引起應(yīng)力集中位置由巖壁往縱深延伸，在應(yīng)力密集的硬性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圍巖屈服硬性的情況下，則發(fā)生新的塑性區(qū)，這樣慢慢往縱深延伸。假使不選擇適時(shí)全面的支護(hù)方式，那么臨空塑性區(qū)會在變形的上漲同時(shí)而發(fā)生松動破壞現(xiàn)象，也就是這種情況下松動破壞區(qū)出現(xiàn)了。塑性區(qū)和松動破壞區(qū)有一定的差異，塑性區(qū)具備適當(dāng)?shù)某休d能力，而松動破壞區(qū)已徹底不再擁有承載能力。塑性區(qū)主要包括穩(wěn)定塑性區(qū)與非穩(wěn)定塑性區(qū)。沒有發(fā)生松動破壞時(shí)候的最大塑性區(qū)領(lǐng)域叫做穩(wěn)定塑性區(qū)；已經(jīng)發(fā)生了松動破壞區(qū)的塑性區(qū)叫做非穩(wěn)定塑性區(qū)。和穩(wěn)定塑性區(qū)還有非穩(wěn)定塑性區(qū)相對應(yīng)的是宏觀圍巖的徑向變形主要包括穩(wěn)定變形與非穩(wěn)定變形。塑性區(qū)的形成，對支護(hù)體來講展現(xiàn)出了兩種力學(xué)效應(yīng)：

3.2.1圍巖里切向與徑向應(yīng)力減少，降低了影響到支護(hù)體上的荷載。

3.2.2應(yīng)力集中區(qū)往圍巖深部移動，降低了應(yīng)力集中的破壞影響。

針對高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)而言，需認(rèn)可其形成穩(wěn)定塑性區(qū)，進(jìn)一步制約非塑性區(qū)的延展，實(shí)際上就是需挑選最好的支護(hù)時(shí)間，從而盡可能的展現(xiàn)塑性區(qū)承載水平而發(fā)生任何的松動破壞。因此，最佳支護(hù)時(shí)間的力學(xué)概念讓盡可能的展現(xiàn)塑性區(qū)的承載水平而不發(fā)生松動破壞情況下所關(guān)聯(lián)的時(shí)間。

針對軟巖巷道而言，一般的支護(hù)策略與單一方案均不可以實(shí)現(xiàn)工程的具體需求，需要參考其原因選取有效的支護(hù)對策：

3.3.1提升網(wǎng)與噴層的強(qiáng)度還有剛度，還可以在局部薄弱部分，增強(qiáng)錨梁支護(hù)，從而提升圍巖外層的約束能力，制約破碎區(qū)往縱深延伸。

3.3.2適時(shí)實(shí)施二次支護(hù)同時(shí)二次支護(hù)需要提升一定的支護(hù)強(qiáng)度，從而確保初期支護(hù)具有適當(dāng)?shù)娜嵝?，在巷道具有一定穩(wěn)定性的基礎(chǔ)之上，認(rèn)可圍巖具備相當(dāng)大的變形，使其全面的對能量加以釋放。此外，支護(hù)體后來階段需具備充足的強(qiáng)度與剛度以掌控圍巖。

3.3.3完成軟巖巷道厚壁支護(hù)，首先選擇全長錨固等一系列的強(qiáng)錨桿，順利完成厚壁支護(hù)工序；其次實(shí)施錨索加固工序，因?yàn)殄^索長度相當(dāng)大，可以深入至深部相對穩(wěn)固的巖層里，錨索對被加固巖體增大的預(yù)緊力超過了200kN，制約圍巖不良變形的延伸，對圍巖的受力情況進(jìn)行了調(diào)整，提升圍巖自承圈縱向深度，完成厚壁支護(hù)。

3.3.4降低圍巖的破壞，提升圍巖的強(qiáng)度，增強(qiáng)圍巖自承水平。首先宣傳光面爆破，降低圍巖震動，掌控好圍巖環(huán)向裂隙，盡可能維護(hù)圍巖的綜合強(qiáng)度；其次盡可能維持巷道周邊的光滑平整，防止出現(xiàn)應(yīng)力集中；再次選擇膨脹材料來充滿錨桿孔，從而出現(xiàn)全長錨固。

4.結(jié)束語

隨著現(xiàn)階段煤礦開采礦井越來越往巷道縱深發(fā)展，在井下巷道進(jìn)行開掘與深度拓展的時(shí)候，加大了安全生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)隱患。所以，需要選擇有效的井下巷道與內(nèi)部硐室的支護(hù)技術(shù)方式，盡可能使用與自身煤礦巷道支護(hù)需求相吻合的加固方式，從而預(yù)防出現(xiàn)井下作業(yè)安全事故。

參考文獻(xiàn)

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