辛洪瑞

(太原煤氣化股份有限公司嘉樂泉煤礦)

軟巖巷道掘進(jìn)支護(hù)方法研究

辛洪瑞

(太原煤氣化股份有限公司嘉樂泉煤礦)

本文對(duì)軟巖巷道的掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的探討，會(huì)對(duì)軟巖巷道的掘進(jìn)與支護(hù)造成影響的因素有很多，如軟巖的分類以及破壞變形所具備的多樣性和復(fù)雜性。本文對(duì)軟巖巷道圍巖的破壞變形原因以及特征進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)軟巖巷道的破壞機(jī)理進(jìn)行了探討，對(duì)支護(hù)的方法進(jìn)行優(yōu)化，以此對(duì)軟巖巷道的變形進(jìn)行有效的控制。本文以劉莊礦為例，希望能夠?qū)泿r巷道日后的支護(hù)設(shè)計(jì)帶來一定幫助。

軟巖巷道 巷道掘進(jìn) 巷道支護(hù)

在國(guó)民的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，礦業(yè)是其中一個(gè)支柱型產(chǎn)業(yè)，而在礦業(yè)的發(fā)展中，井巷掘進(jìn)則是其中最為關(guān)鍵的一個(gè)基本工藝環(huán)節(jié)，能夠確保礦山的持續(xù)發(fā)展。近幾年來，我國(guó)的井下的巷道掘進(jìn)存在著大量的問題，其中軟巖巷道支護(hù)的問題對(duì)礦山的開采有著直接的影響，軟巖是對(duì)高應(yīng)力、風(fēng)化蝕變、流變、膨脹、松散、破碎以及軟弱巖體的總稱，軟巖又能夠分為工程軟巖與地質(zhì)軟巖兩種。當(dāng)前，受到人們的廣泛認(rèn)同的軟巖概念主要有五種類型，分別是：膨脹型、流變型、松散型、破碎型以及高地應(yīng)力型，在這種情況下，對(duì)軟巖巷道如何進(jìn)行合理的支護(hù)就是當(dāng)前必須要解決的首要問題。

一、軟巖巷道出現(xiàn)破壞變形的機(jī)理與原因

（一）軟巖巷道的破壞機(jī)理

軟巖一旦處于非線性、塑性的大變形階段，變形場(chǎng)就屬于非線性力學(xué)場(chǎng)，所以，軟巖巷道與硬巖巷道的破壞機(jī)理完全不同。對(duì)軟巖巷道圍巖的強(qiáng)度、巷道的變形量、應(yīng)力的狀態(tài)以及圍巖的礦物成分進(jìn)行具體的分析，同時(shí)根據(jù)軟巖工程的力學(xué)理論對(duì)礦山的類型進(jìn)行確認(rèn)。如果荷載情況高于支護(hù)極限的承載力的時(shí)候，巷道的圍巖必然會(huì)出現(xiàn)變形，支護(hù)也必然會(huì)遭到破壞。這些類型的外荷載力主要有六種，分別是：第一，履巖的壓力；第二，構(gòu)造應(yīng)力；第三，膨脹應(yīng)力；第四，碎脹應(yīng)力；第五，支承壓力；第六，沖擊地壓。對(duì)支護(hù)的穩(wěn)定造成影響的主要因素就是外力的作用，但是，巖石的性質(zhì)也能夠起到非常重要的作用，巖石上述應(yīng)力的作用之下，圍巖就會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)的情況，這也就會(huì)造成支護(hù)失穩(wěn)的情況發(fā)生。

（二）軟巖巷道的變形原因

第一，巷道出現(xiàn)失穩(wěn)情況的主要原因就是因?yàn)閲鷰r沒有足夠的承載能力。在室內(nèi)進(jìn)行巖石的力學(xué)試驗(yàn)?zāi)軌虻弥?，巷道圍巖的抗壓強(qiáng)度如果不超過21.0MPa，這種類型就是最為典型的軟巖結(jié)構(gòu)。此外，巷道內(nèi)的斷層使得破碎帶增加，這也會(huì)對(duì)圍巖整體的承載能力造成較大的影響。

第二，地應(yīng)力較大，巷道所在地區(qū)存在大量的斷層、地質(zhì)條件也不是很好，主要的應(yīng)力是水平應(yīng)力，同時(shí)，應(yīng)力的數(shù)值較大。

第三，支護(hù)原本的參數(shù)不夠合理。支護(hù)原本的參數(shù)容易出現(xiàn)下面幾種問題，支護(hù)的強(qiáng)度不足，無法形成一個(gè)整體的支護(hù)效果；托盤與錨桿無法匹配，托盤的厚度也明顯不足，有些托盤出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)、內(nèi)陷的情況，以至于錨固失去效果。此外，在進(jìn)行施工的過程中，如果出現(xiàn)部分錨桿的預(yù)緊力不足、巷道的支護(hù)工作滯后等現(xiàn)象，巷道中關(guān)鍵的部位就會(huì)最先出現(xiàn)失穩(wěn)、破壞，導(dǎo)致斷面整體失效；應(yīng)力的集中區(qū)域沒有采取相應(yīng)的措施進(jìn)行控制，在巷道的底板中，圍巖容易出現(xiàn)高應(yīng)力的現(xiàn)象，導(dǎo)致巷道的底板出現(xiàn)明顯的剪切破壞一擊塑性變形，產(chǎn)生彎曲、碎脹等變形的情況。

二、對(duì)軟巖巷道的支護(hù)方法進(jìn)行優(yōu)化

（一）軟巖巷道的支護(hù)形式

根據(jù)該巷道的具體特征，對(duì)巷道的斷面形狀進(jìn)行確認(rèn)，如果形狀是直墻半圓拱形，想要對(duì)巷道的底鼓進(jìn)行控制就可以使用反底拱與底角錨桿進(jìn)行耦合的支護(hù)形式來進(jìn)行相應(yīng)的治理。對(duì)軌面進(jìn)行確定，方向?yàn)橄戮桶凑栈⌒蝸硗诰?600mm深來作為反底拱的鋪設(shè)基礎(chǔ)，兩頂與幫都要增加100mm來為毛斷面的施工留下尺寸。

（二）軟巖巷道的支護(hù)參數(shù)

第一，錨桿。巷道的頂板以及兩幫都要選擇直徑為2500mm×20mm的四級(jí)專用螺紋鋼所加工的高性能錨桿，間排距可以為 700mm×600mm。在兩側(cè)的底腳位置打上一根直徑為22mm的底角錨桿，長(zhǎng)度為2800mm，與基本錨桿之間的間距要低于1000mm。選擇錨固加長(zhǎng)的方式，錨桿選擇K2350樹脂藥卷與Z2360樹脂藥卷。第二，錨索。選擇直徑為9000mm×17.8mm的錨索，排拒為2100mm，在頂板的兩側(cè)第二、第三根錨桿中按照 45°角加入一根錨索，孔中使用 Z2360樹脂藥卷和K2350樹脂藥卷。第三，托盤。錨桿選擇300mm×300mm的新型托盤，錨索選擇400mm×400mm的新型托盤。

結(jié)語：

本文以劉莊礦為例，對(duì)軟巖巷道的圍巖破壞變形的原因及特征進(jìn)行了具體的分析，對(duì)軟巖巷道的破壞機(jī)理也進(jìn)行了相應(yīng)的探討，同時(shí)提出了對(duì)軟巖巷道支護(hù)方式的優(yōu)化方法，希望能夠?yàn)槿蘸蟮能泿r巷道挖掘與支護(hù)提供有效的幫助。

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