陳軍

摘要：在礦產(chǎn)開采項目中，往往需要以深井方式開展工作，超千米高地壓深井類型也是較為常見。此類深井的工作條件往往較為復雜，由于受到諸多因素的影響，深井巷道常會出現(xiàn)變形破壞的情況，這對深井工作的安全、高效開展造成了很大的威脅，因此這就需要做好深井巷道變形破壞的防治。下面，文章就針對超千米高地壓深井巷道變形破壞的機理進行分析，并提出相應的防治措施，希望對相關工作的開展提供參考。

關鍵詞：高地壓;深井巷道;巷道變形;防治措施

前言：

在礦產(chǎn)開采強度持續(xù)增加下，越來越多的礦井進入到超千米的開采程度，一旦對礦井進行超千米的開采，受到高地應力的影響，其巷道巖體的力學性質(zhì)就會很容易出現(xiàn)顯著的變化，巖體從脆性轉(zhuǎn)變?yōu)檎乘苄?，進而深井巷道易發(fā)生變形、破壞，且此類現(xiàn)象呈現(xiàn)空間效應的特點。面對這種情況，需要相關單位做好超千米高地壓深井巷道變形破壞的機理分析，并積極采取有效措施防治其巷道的變形破壞，為項目工作開展提供良好的條件。

1.深井巷道變形破壞機理

深井巷道變形破壞主要影響因素包括圍巖性質(zhì)、采深、地質(zhì)構(gòu)造、施工質(zhì)量、巷道布置、時間效應等。

巷道變形破壞的發(fā)生和圍巖性質(zhì)有著密切關系，若巷道區(qū)域內(nèi)的圍巖具有良好強度，巷道所受應力在圍巖強度的承受范圍內(nèi)，則巷道不會發(fā)生變形、破壞的現(xiàn)象;若巷道所受應力超出圍巖強度的承受范圍，則巷道容易發(fā)生變形、破壞的現(xiàn)象，且此現(xiàn)象會從巷道的周邊逐漸擴展到圍巖的深處。以某工程為例，分析巷道頂?shù)装宓囊平亢蛧鷰r強度、埋深之間的關系如下表1。

礦井開采的深度增加會降低巖體的強度，隨著采深逐漸增加，若巷道周圍集中應力已經(jīng)超出圍巖強度極限，就會導致巷道發(fā)生變形和失穩(wěn);且采深增加，地溫也會升高，升溫會導致巖石從脆性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄裕惨讓е孪锏赖淖冃伟l(fā)生。

地層內(nèi)存在巖層層理和斷層等情況，它們都會使巷道的圍巖呈現(xiàn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)，對圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響;由于受到構(gòu)造應力影響，巷道的兩幫常會出現(xiàn)破裂、垮落或者鼓出等現(xiàn)象。

巷道的圍巖效果和施工質(zhì)量有著很大關系，若錨桿沒有合理打設、錨固劑沒有規(guī)范使用等，都可能導致圍巖錨固的不穩(wěn)定，進而使巷道圍巖發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

若巷道布置在采動的影響帶，若受到采動過大的影響，勢必會增加巷道的變形、破壞發(fā)生速度。

時間效應是影響深井巷道穩(wěn)定性的重要因素，因為很多巖石呈現(xiàn)流變性的特點，即便巷道處在靜載荷的狀態(tài)，但在時間流逝下也會導致其出現(xiàn)緩慢的變形，若巖石流的變形達到相應程度，就會導致巷道發(fā)生變形、破壞。以某工程為例，其為-1020m深井巷道，以不同時間對其開展巷道測量，得到到圍巖變形曲線如下圖1.

2.深井巷道變形破壞的防治

2.1做好深井巷道優(yōu)化布置

在巷道的布置中，一定要對集中應力較大的構(gòu)造結(jié)構(gòu)、煤柱區(qū)域等避開，盡可能選擇巖性穩(wěn)定性比較好的巖石部位。在深部巷道水平位置主副的下山間要設置30m的巖柱，并且要采取交錯方式進行布置;對皮帶機的斜巷要選擇砂巖進行布置，且確保與砂巖層位的一致性;對區(qū)段內(nèi)的重要運輸巷，還要做好巖石集中巷的設置，且至少一條，此巷要避免受到上覆回采工作面的采動情況影響。因為開采深度不斷增加，完成工作面的回采勢必會增加煤體的集中應力，為了防止集中應力造成巷道變形或者破壞，對區(qū)段可以選擇沿空掘巷的方法，且井筒的上方采取工作面的跨上山回采技術。

2.2做好支護參數(shù)的設計與調(diào)整

為了避免深井巷道發(fā)生變形、破壞等情況，要做好巷道支護工作。在巷道支護工作中，要先對深部巷道的圍巖結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、深部的位移、地應力等做好測試，準確掌握巷道圍巖的應力情況與受壓情況，結(jié)合區(qū)內(nèi)巷道構(gòu)造的應力場、鉆探資料等合理評估區(qū)內(nèi)地質(zhì)，對斷層的位置、節(jié)理裂隙分布、斷裂規(guī)律等實現(xiàn)預測，從而對支護參數(shù)的合理設計奠定基礎。然后，結(jié)合實測的資料以及評估結(jié)果等信息，做好支護結(jié)構(gòu)、材料、規(guī)格等參數(shù)的合理選用，做好支護參數(shù)的科學設計。最后，依據(jù)初始設計的要求完成支護作業(yè)后，為了確保初始設計科學性與有效性，還要對支護壓力、圍巖位移等情況繼續(xù)監(jiān)測，并結(jié)合實際監(jiān)測對初始設計的不合理參數(shù)進行調(diào)整。

2.3采取滯后二次支護方式

在深井高地壓巷道實施支護處理時，可以采取滯后二次支護方式，在完成初次支護后一定的時間再實施二次支護施工，通過滯后是為了圍巖能夠?qū)崿F(xiàn)變形能的釋放，從而保證巷道穩(wěn)定性。在完成巷道挖掘后，先以混凝土噴射法對圍巖進行臨時的支護處理，滯后一定的時間再開展二次支護與成巷。初支護中通過混凝土的一次噴射，能夠?qū)崿F(xiàn)圍巖的迅速封閉，避免圍巖受到風化的影響，且能夠使圍巖以相應位移實現(xiàn)其內(nèi)聚能的釋放;完成巷道的釋壓后，通過二次支護的方式對峰后軟化以及殘余的變形段區(qū)域破碎巖體實現(xiàn)固化處理，其破碎巖體呈現(xiàn)應力低的特點，以加固支護可以對深部圍巖進行約束，能夠促進其承載力和變形抵抗能力的綜合加強，不僅有效提升破裂巖體殘余應力，且顯著改善圍巖的塑性區(qū)性能。

2.4改進支護加固工藝

想要實現(xiàn)高地壓深井巷道變形破壞的有效防治，良好的支護加固工藝是必要保障。在對深井巷道支護中，要做好支護加固工藝的科學選擇和改進，比較常用的先進工藝有“樹脂錨桿、網(wǎng)、混凝土噴射”和“馬蹄形棚、錨網(wǎng)、噴混凝土”的等形式。前者形式中，樹脂錨桿以樹脂藥卷實施錨固，結(jié)合巖性情況合理選用端錨或者全長錨固，當圓鋼或者螺紋鋼當作桿體，并對金屬網(wǎng)配合使用，外部設置半球形的鋼托板，最后再進行相應厚度要求的混凝土噴射。后者形式中，一般用在強流變的軟巖、斷層破碎區(qū)域或者含水帶中，馬蹄形棚和錨網(wǎng)配合使用，后進行混凝土的噴射，實現(xiàn)對巷道的聯(lián)合支護，提升巷道支護強度，防止巷道由于受到不均衡的地壓而出現(xiàn)失穩(wěn)。

結(jié)語：綜上所述，超千米高地壓深井巷道所處的環(huán)境比較復雜，且受到諸多因素影響導致其變形破壞的機理多樣，想要實現(xiàn)超千米高地壓深井巷道具有良好的安全性與穩(wěn)定性，就需要做好其巷道變形破壞機理的掌握，結(jié)合實際情況合理采取科學、有效的防治措施，從而為巷道生產(chǎn)活動的安全、高效開展提供保障。

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