摘要：針對(duì)軟巖巷道圍巖穩(wěn)定控制問(wèn)題，本次研究以公司下屬觀文煤礦為例，首先對(duì)軟巖巷道的基本特點(diǎn)以及圍巖物理成分測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，對(duì)軟巖巷道圍巖穩(wěn)定控制技術(shù)進(jìn)行全面研究，為保障煤礦的安全生產(chǎn)作業(yè)奠定基礎(chǔ)。研究表明：受到長(zhǎng)期礦壓的影響，軟巖巷道會(huì)出現(xiàn)一定的變形，其拱頂位置處的下沉和兩幫凸出現(xiàn)象較為嚴(yán)重，通過(guò)進(jìn)行全面的力學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，巷道圍巖的巖樣強(qiáng)度相對(duì)較低，為了保障其穩(wěn)定性，需要引入剛?cè)狁詈蟿?dòng)態(tài)加固技術(shù)，應(yīng)用該種技術(shù)可以對(duì)圍巖的力學(xué)性能進(jìn)行完善，保障圍巖的完整性，同時(shí)，還可以有效提高圍巖的承載力，進(jìn)而使其穩(wěn)定性得到全面提升。

關(guān)鍵詞：軟巖巷道;圍巖控制;物理成分測(cè)試;穩(wěn)定控制;剛?cè)狁詈蟿?dòng)態(tài)加固技術(shù)

前言

目前，我國(guó)正在開(kāi)發(fā)的煤礦數(shù)量相對(duì)較多，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)煤礦巷道類型中30%左右屬于軟巖巷道，該種類型巷道的返修率相對(duì)較高，說(shuō)明在使用一段時(shí)間以后，該種類型巷道的穩(wěn)定性會(huì)出現(xiàn)變化，為了保障其安全性，需要采取合理的措施提高其穩(wěn)定性[1]。目前，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者提出了軟巖巷道圍巖的穩(wěn)定性措施，但是，由于該種類型巷道所處的環(huán)境相對(duì)較為復(fù)雜，因此大量技術(shù)的應(yīng)用效果并不佳。針對(duì)此問(wèn)題，本次研究將以觀文煤礦為例，在對(duì)其進(jìn)行特點(diǎn)分析以及物理成分分析的基礎(chǔ)上，提出一種穩(wěn)定控制措施，為保障煤礦的安全生產(chǎn)作業(yè)奠定基礎(chǔ)。

1 軟巖巷道特點(diǎn)及圍巖物理成分測(cè)試

（1）特點(diǎn)分析

對(duì)于觀文煤礦而言，其巷道長(zhǎng)期受到礦壓的影響，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試以及觀察后發(fā)現(xiàn)，其主要具有三大特點(diǎn)：①受到礦壓的影響，圍巖已經(jīng)出現(xiàn)了變形問(wèn)題，部分位置處的圍巖破壞嚴(yán)重，呈現(xiàn)出了拱頂下沉和兩幫凸出的基本特點(diǎn);②在煤礦巷道內(nèi)，圍巖的變形速度相對(duì)較快，且這種變形的持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，在進(jìn)行巷道掘進(jìn)的過(guò)程中，變形速度相對(duì)較慢位置處的變形量為5-10mm/d，變形速度相對(duì)較快位置處的變形量為50-100mm/d，這種變形問(wèn)題可以持續(xù)3個(gè)月左右，總的變形量維持在300-1000mm之間;③在巷道變形較為嚴(yán)重的前提下，支持結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞問(wèn)題，錨桿錨索可能被拉斷，雖然在進(jìn)行修復(fù)作業(yè)以后，圍巖的變形問(wèn)題可以得到有效的放緩，但是維持的時(shí)間相對(duì)較短。

（2）物理成分測(cè)試

針對(duì)礦井圍巖的穩(wěn)定性問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)采集了三塊樣品，使用X射線衍射儀對(duì)其進(jìn)行了成分測(cè)試，通過(guò)進(jìn)行全面的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，對(duì)于1號(hào)樣品和3號(hào)樣品而言，其成分基本接近，主要以高嶺石和伊利石為主，同時(shí)，還含有少量的白云石，對(duì)于2號(hào)樣品而言，其成分主要以高嶺石為主，同時(shí)含有少量的方解石。為了對(duì)巖石的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了解，進(jìn)行了全面的室內(nèi)試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于圍巖中的泥巖而言，其抗壓強(qiáng)度維持在12.6MPa左右，其最大的數(shù)值達(dá)到了21.1MPa，最小數(shù)值為7.60MPa，對(duì)于圍巖中的砂巖而言，其抗壓強(qiáng)度維持在16.06MPa左右，其最大的數(shù)值大于20MPa，最小數(shù)值小于10MPa，由此可見(jiàn)，該礦圍巖的強(qiáng)度相對(duì)較低，在所有的軟巖巷道中，其巖石的強(qiáng)度處于相對(duì)較低的水平。通過(guò)對(duì)巖石進(jìn)行觀察可以發(fā)現(xiàn)，在泥巖與砂巖之間存在泥質(zhì)膠結(jié)，在泥巖受到破壞的前提下，裂縫的發(fā)展速度相對(duì)較快，且在受到破壞以后，將會(huì)呈現(xiàn)出片狀形式，屬于較為典型的團(tuán)狀無(wú)層理的基本結(jié)構(gòu)，對(duì)于砂巖而言，受到破壞的過(guò)程中，裂縫的發(fā)育相對(duì)較好，巖石將會(huì)破碎成小塊，且呈現(xiàn)出不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。通過(guò)以上綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于該礦而言，軟巖巷道的成巖時(shí)間相對(duì)較近，膠結(jié)性相對(duì)較差，受到環(huán)境的影響以后，巖石的反應(yīng)相對(duì)較為劇烈。

2 軟巖巷道圍巖穩(wěn)定控制技術(shù)研究

通過(guò)對(duì)該礦的礦壓以及巖石的基本性質(zhì)的全面分析可以發(fā)現(xiàn)，該巷道內(nèi)圍巖失穩(wěn)的基本原理為：在進(jìn)行巷道開(kāi)挖特別是采用炮掘施工的過(guò)程中，由于其應(yīng)力的分布并不均勻且受到炮震影響，因此，巖石將會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)圈，這就導(dǎo)致圍巖的初次失穩(wěn)，在失穩(wěn)問(wèn)題出現(xiàn)以后，圍巖內(nèi)巖石的強(qiáng)度以及粘結(jié)力都會(huì)出現(xiàn)一定的改變，其強(qiáng)度嚴(yán)重衰弱。如果巷道內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)不合理，受到巖石強(qiáng)度變化的影響，各種類型力學(xué)參數(shù)都會(huì)發(fā)生改變，力學(xué)參數(shù)的改變又會(huì)反作用于巖石的強(qiáng)度，進(jìn)而使得巷道內(nèi)松動(dòng)范圍擴(kuò)大，這樣會(huì)產(chǎn)生一種惡性的循環(huán)，因此，圍巖失穩(wěn)問(wèn)題的持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)[2]。在圍巖失穩(wěn)問(wèn)題持續(xù)一定的時(shí)間以后，巷道的變形量將會(huì)增加，受到軟巖自身性質(zhì)的影響，巷道內(nèi)將會(huì)出現(xiàn)完全失穩(wěn)現(xiàn)象[3]。該種失穩(wěn)問(wèn)題出現(xiàn)的機(jī)理，應(yīng)引入剛?cè)狁詈蟿?dòng)態(tài)加固的技術(shù)，該種技術(shù)的基本原理為：在巷道形成的初期階段，使用金屬網(wǎng)以及錨索等部件，在巷道內(nèi)形成支護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使得圍巖的力學(xué)性能可以得到一定程度的完善，最大程度的保障圍巖的完整性，同時(shí)，還可以使得圍巖自身的承載力得到一定程度的發(fā)揮;在中期階段，預(yù)留一定量的變形量，允許圍巖出現(xiàn)少量的變形，使得圍巖的高應(yīng)力位置處可以逐漸向深部位置處轉(zhuǎn)移，這種措施可以稱為讓壓，避免大量的壓力集中在局部位置處，防止圍巖出現(xiàn)嚴(yán)重的變形;在后期階段，由于圍巖的變形具有一定的時(shí)效性特征，如果只是采用讓壓措施，在后期階段也會(huì)導(dǎo)致圍巖破碎，此時(shí)圍巖自身的承載力將會(huì)完全喪失，因此，在后期階段，需要引入高強(qiáng)度的鋼筋混凝土材料，在圍巖內(nèi)形成殼體結(jié)構(gòu)，最終提供一種高阻力設(shè)施，以此阻止圍巖繼續(xù)變形，使用該種類型的技術(shù)，可以使得圍巖長(zhǎng)期處于穩(wěn)定狀態(tài)。在引入剛?cè)狁詈蟿?dòng)態(tài)加固技術(shù)的過(guò)程中，首先需要對(duì)巷道內(nèi)的斷面進(jìn)行擴(kuò)刷處理，處理以后張掛金屬網(wǎng)以及錨桿、錨索，并噴射混凝土砂漿封面，此時(shí)就可以完成初期階段的工作，在中期，在對(duì)反底拱進(jìn)行開(kāi)挖處理以后，對(duì)底板安設(shè)錨桿和格柵拱網(wǎng)，安裝完成以后敷設(shè)混凝土，在后期階段，首先對(duì)拱頂和兩側(cè)的格柵拱架進(jìn)行安裝，然后使用混凝土進(jìn)行澆筑，最終使得圍巖可以長(zhǎng)期處于穩(wěn)定的狀態(tài)。通過(guò)在觀文煤礦進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)局部試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該種類型技術(shù)可以有效防止圍巖出現(xiàn)嚴(yán)重變形問(wèn)題。

3 結(jié)論

對(duì)于軟巖巷道而言，受到自身性質(zhì)的影響，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期礦壓作用以后，其圍巖將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的變形問(wèn)題，且這種問(wèn)題的持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，破壞較為嚴(yán)重，會(huì)對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生重要影響，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，剛?cè)狁詈蟿?dòng)態(tài)加固技術(shù)可以從巷道開(kāi)發(fā)的前中后期三個(gè)階段出發(fā)，分別采取不同類型的措施，進(jìn)而保障圍巖的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：易成彬（1966-），男，四川新都人，采礦工程師，主要從事采礦技術(shù)管理工作。