深部軟巖巷道卸壓技術(shù)應用與研究

　　軟巖可分為地質(zhì)軟巖和工程軟巖兩大類(lèi)別。地質(zhì)軟巖指強度低、孔隙度大、膠結程度差、受構造面切割及風(fēng)化影響顯著(zhù)或含有大量膨脹性粘土礦物的松、散、軟、弱巖層，該類(lèi)巖石多為泥巖、頁(yè)巖、粉砂巖和泥質(zhì)礦巖，是天然形成的復雜的地質(zhì)介質(zhì);工程軟巖是指在工程力作用下能產(chǎn)生顯著(zhù)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(guān)系中分析、把握軟巖的相對性實(shí)質(zhì)。根據軟巖特性的差異及產(chǎn)生顯著(zhù)塑性變形的機理，軟巖可分為4大類(lèi)，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(chǎn)實(shí)踐，介紹了深部巷道維護的新技術(shù)，探討了該技術(shù)在實(shí)際應用中存在的問(wèn)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(guān)標準。

　　關(guān)鍵詞：深部巷道;采動(dòng)壓力;開(kāi)幫卸壓

　　引言

　　華豐煤礦目前已開(kāi)拓到海拔-1100m以下，深部巷道面臨高地壓、高采動(dòng)壓力的雙重考驗。為了避免采動(dòng)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(kāi)幫卸壓”技術(shù)。旨在通過(guò)不斷摸索及完善，使該技術(shù)不斷趨于成熟，得以在同類(lèi)型深部礦井中推廣應用。

　　一、“開(kāi)幫卸壓”技術(shù)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(jīng)驗，單純依靠多種支護形式的疊加只能暫時(shí)的維護住巷道，一旦進(jìn)入采動(dòng)壓力影響范圍內，就難以為繼;(2)“開(kāi)幫卸壓”顧名思義，就是通過(guò)對深部失穩巷道預先放炮開(kāi)幫，放掉承壓圍巖，改變巷道圍巖的應力狀態(tài)，使巷道始終處于零壓狀態(tài)，變靜態(tài)的被動(dòng)承壓為動(dòng)態(tài)的主動(dòng)卸壓。同時(shí)利用深部軟巖的流變性，在一次卸壓后，對采動(dòng)壓力影響范圍內的巷道分段二次、三次進(jìn)行“開(kāi)幫釋壓”，持續減壓，直至脫離采動(dòng)影響范圍，巷道圍巖重新恢復到穩定狀態(tài)。

　　二、試驗巷道的選擇

　　目前，-1100m運輸大巷正處于四、六層煤采動(dòng)壓力影響范圍內，巷道變形較嚴重，部分巷道已經(jīng)無(wú)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(kāi)幫卸壓工藝。-1100m運輸大巷平面布置圖見(jiàn)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(wù)年限及巷道變形破壞情況，施工時(shí)自?xún)晒凹缦蛳麻_(kāi)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(shí)支護，開(kāi)幫位置采用初噴30mm混凝土作臨時(shí)支護，錨網(wǎng)噴支護作永久支護。

　　該巷巷修前，由地質(zhì)測量部門(mén)根據先前東西兩側已擴修巷道現場(chǎng)實(shí)測，整個(gè)巷修段標記出腰線(xiàn)并掛設施工中線(xiàn)，施工時(shí)嚴格按中腰線(xiàn)施工。

　　(2)支護設計。開(kāi)幫位置采用錨網(wǎng)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(shù)脂藥卷加長(cháng)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(jīng)緯金屬網(wǎng)，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(gè)別變形嚴重的棚梁棚腿更換。棚之間加裝兩組新式聯(lián)棚器加固。兩拱肩以下不再鋪網(wǎng)，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(kāi)幫卸壓，開(kāi)幫量由上至下逐漸增加。開(kāi)至起拱線(xiàn)位置時(shí)，需開(kāi)至650mm，兩幫開(kāi)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(xiàn)施工，卸壓整棚后，中線(xiàn)距南幫棚腿不小于1.2m、距北幫棚腿不小于3.0mm。開(kāi)幫卸壓支護斷面圖見(jiàn)圖2所示。

　　四、施工過(guò)程中存在的問(wèn)題和相應對策

　　4.1 存在的問(wèn)題

　�、儆捎谠囼炏锏勒�處于四、六層采動(dòng)壓力影響范圍內，巷道圍巖破壞程度已經(jīng)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(wú)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(jīng)緯網(wǎng)及鋼筋網(wǎng)較多，實(shí)際施工過(guò)程中，剪網(wǎng)量較大;④試驗巷道采動(dòng)壓力影響與四、六層工作面初次來(lái)壓、周期來(lái)壓步距的關(guān)系需要進(jìn)一步論證，以確定二次、三次卸壓的最佳時(shí)間及范圍。

　　4.2 采取的相應對策

　�、匍_(kāi)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(dòng)的巷道，應在錨網(wǎng)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(wǎng)加強支護，控制住頂板。在動(dòng)態(tài)觀(guān)測時(shí)，發(fā)現漿皮擠進(jìn)、錨桿斷裂情況時(shí)，及時(shí)補強支護;②通過(guò)對巷道狀態(tài)的判斷及整修時(shí)的施工資料，對施工巷道進(jìn)行局部選擇性卸壓。避免增加額外工作量，同時(shí)可以保護原有支護體。;③與礦壓觀(guān)測部門(mén)聯(lián)系，對試驗巷道建立起完善的礦壓觀(guān)測體系。通過(guò)動(dòng)態(tài)觀(guān)測與四、六層工作面來(lái)壓分析，確定試驗巷道初次來(lái)壓及周期來(lái)壓時(shí)間，合理安排施工單位進(jìn)行二次、三次卸壓。

　　參考文獻：

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