探讨如何解决深部巷道修复支护难题

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【摘　要】随着煤矿开采深度的不断增加，深部巷道围岩内原有的压力被破坏，造成不同程度的巷道变形，轻微变形产生顶板喷层开裂、破碎并脱落，严重变形则产生围岩位移，底鼓严重，侧壁滑坡等，这些变形的巷道得不到及时修复就会影响煤矿的正常开采。本文分析了巷道变形的原因，从支护角度提出修复支护的方法，从应用效果来看，这些支护方法成功地解决了深部巷道变形难题。

【关键词】深部巷道；修复；支护；探讨

煤层本身压力平衡且稳定，由于开采煤层，使得煤层外地质结构内压力与应力发生变化，随着开采深度的增加，这种变化愈来愈强，如果巷道得不到合理的支护，就会使得巷道产生压力自由面，这种自由面最终将导致严重的巷道变形，这些变形得不到及时的修复，就会导致巷道不维修就不能使用，影响正常的开采工作。深部巷道支护问题逐渐成为煤矿开采的难题，因此，必须对深部巷道支护问题进行深入研究，寻找解决支护难题的方法，才能保证煤矿深部巷道的正常畅通，保证安全生产。

1.深部巷道变形原因分析

1.1重力应力场压力大

由于深部巷道内原有的压力被破坏，压力不再处于平衡状态，被弹性释放出来，造成重力应力场在围岩内不断发生变化，部分地点重力场的应力很高，使得作用在支护结构上的负荷很大，原有支护结构无法承载而遭受破坏，巷道发生严重变形。

1.2围岩呈显著的软岩特征

统计调查表明，开采煤层底板至巷道顶板的覆岩结构中，以泥岩和粉砂岩为主，占地层总厚的70%以上，普式硬度系数f=2～3，其中泥岩类岩石层理发育，强度较低，风化速度快，遇水易泥化。而且自稳性差，自稳的时间短，使得矿压显现更加明显[1]。

1.3深部巷道支护强度不足，无法承载深部压力

由于深部巷道内围岩内部压力不稳定，随着自由面的变化，原来巷道支护承受不了增加的压力，超出强度，主要表现为单根锚杆锚固力较低；锚杆之间较少采用托梁、钢带等连接件；喷浆体网内不实，形成与岩体分离的浆体薄壳；施工质量较差。

1.4支护方式与围岩条件不相适应

破坏的巷道有的也采用U型钢可缩性支架支护，由于它是一种被动支护，基本上不具有初阻力，当巷道断面不大时，U型钢可缩性支架有一定的支护强度，但当巷道断面较大且变形量大时，虽然采用了U型钢可缩性支架，但常导致可缩性能失效，其支护强度也很有限。因此采用U型钢可缩性支架，在巷道压力作用下，产生失稳性变形，棚腿向巷道内侧倾斜，棚顶压弯扭曲，致使巷道不能满足生产要求。

2.深部巷道变形修复中支护方法探索

2.1锚网喷+U型钢可缩性支架支护

随着煤矿开采深度的不断增加，煤矿机械化作业程度不断增大，多出现跨巷道开采的情况，这就要求巷道的稳定性和承载力必须加强，一旦出现巷道变形，必须及时进行原因分析，尽快找到解决方法，修复变形巷道。这种情形下，深部巷道修复可以考虑采用U29可缩性支架加固，棚距0.7m；同时应采取暂留煤柱，避免重复采动影响等措施，以便顺利跨越诸巷道。工作面跨巷回采后，采空区下方巷道稳定性较好，改善了巷道受力状态，有利于巷道维护，降低了维护费用。U29钢棚收缩量不大时，可回收复用[2]。这种支护方法在原鹤煤四矿得到了应用。原鹤煤四矿在地下250m至地下450m之间的巷道，变形破坏十分突出，为了修复这些变形的巷道，该煤矿应用了锚网喷+U型钢可缩性支架支护，使变形巷道恢复正常使用要求，并大大降低了巷道的维护费用，为煤矿开采创造了经济效益。

2.2锚网喷支护

在支护上要做到科学合理，就要根据实际巷道情况进行具体分析解决。对于软岩巷道中，围岩变形量不大时，完全可以应用锚网喷支护。锚网喷支护具有很好的强度和韧性，能够加强围岩的强度和承载力，这种锚网同时可以防止喷层脱落，并防止破碎岩石掉落，确保安全。这种支护方法适合于深部巷道初变形阶段，这阶段的巷道围岩内压力不大，不会产生变形自由面，通过锚网喷支护很容易达到巷道设计要求，保证安全生产。

2.3锚注法

对于围岩软弱的情况，在支护上要给围岩一定的变形空间，同时，要加固围岩强度，提高承载力，因此，对于类似的巷道变形在修复上要采取锚注锚杆法对围岩进行注浆，将软弱的围岩加固成一个有机整体，同时底板采取混凝土反拱支护，提高围岩强度和承载能力。此种方法在张小楼矿新大井深巷道变形修复中得到很好的应用。

2.4锚注索动态支护

锚注索动态支护技术指的是及时喷层、适时锚固、滞后注浆、锚索强化的动态分步加固技术方案。这种动态支护加固技术不但能够对新巷道起到很好的支护作用，还能对变形巷道进行修复加固，保证了巷道的稳定，降低了巷道的日常维护费用。锚注索动态支护技术在任楼煤矿得到了很好的应用。任楼煤矿在开采过程中，巷道受到采动影响，发生了不同程度的巷道变形。这种不同阶段的巷道变形，需要不同的支护技术进行有针对性的修复，而锚注索动态支护技术正适合不同阶段的巷道变形修复，因此，对于巷道发生不同阶段变形时，可以采用锚注索动态支护技术，进行分阶段的巷道支护修复，保证不同变形巷道得到修复，巷道安全正常，符合开采设计要求。

2.5深部巷道支护管理对策

（1）加强巷道临时支护。在顶板破碎时及在巷道两帮煤体每次开掘爆破前，采取沿巷道轴向加打全锚锚杆的办法，借助外力增加煤岩体的抗剪压能力。（2）加强支护管理。在深部开采中，软岩巷道变形量大，巷道支护必须有足够的支护阻力，留有一定的可缩量，使其既能阻止围岩变形，又能适应围岩变形。需要对底板进行必要的支护和封闭，防止或减少底板变形。（3）软岩巷道开掘后变形速度大，支护必须及时。因围岩应力具有多向性，流变性明显，巷道开掘后，围岩四周都将发生不同程度的变形，并且变形持续时间长，所以巷道开掘支护必须及时，必要时进行二次支护和锚索加固支护。（4）巷道断面设计要合理。巷道断面尺寸，要依据矿压观测数据来确定，留有足够的变形量[3]。

3.支护效果

从应用效果来看，原鹤煤四矿应用前三种支护方法，在避开构造带、压力集中地段的前提下，有效的增加了支护强度，增加了支护的承载力，起到了预期的修复效果；任楼煤矿采用第四种方法进行支护修复，虽然受到了开采动压的影响，但整体表现良好，巷道喷层无开裂、脱落现象，片帮少，符合深部巷道使用要求。

新汶矿业集团的孙村煤矿应用第五种支护管理手段，成功解决了深井高应力区域巷道开掘变形的难题。

4.总结语

通过探讨深部巷道修复支护方法，可以有针对性地对巷道支护变形进行快速修复。因此，深部巷道修复支护中，要合理科学的进行巷道变形分析，采用科学的支护方法，提高围岩负载能力，保证巷道支护的稳定可靠。

【参考文献】

［１］余庆业，梁广铃，马允刚.任楼煤矿巷道破坏原因分析与锚注索动态支护技术的应用[J].矿业安全与环保，2004，（02）.

［２］张乾.深部软岩巷道变形破坏原因分析及对策[J].建井技术，2007，（06）.

［３］吴少民，庄国华.深井采准巷道支护技术可行性分析[J].山东煤炭科技，2004，（01）.