侯方同

1煤礦巷道軟巖深部破壞變形特征及成因

1.1煤礦巷道軟巖深部破壞變形特征

基于對(duì)煤礦巷道與砼室的有效監(jiān)測(cè)不難發(fā)現(xiàn)，在一次巷道支護(hù)中變形形式主要包含拱頂出現(xiàn)下沉、兩幫及底鼓內(nèi)擠破壞等。其深部軟巖巷道產(chǎn)生破壞與變形的主體特征在于在開挖煤礦巷道之后巖圍呈現(xiàn)出持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、變形較大，在修復(fù)階段由于圍巖一直處于不斷變形階段，因而未能對(duì)其進(jìn)行有效控制或釋放其大量產(chǎn)生的壓力，因而令完成修復(fù)的支護(hù)結(jié)構(gòu)始終無(wú)法確保煤礦巷道的綜合穩(wěn)定性。一些巷道圍巖地段由于受到水源影響，令其呈現(xiàn)出較為明顯的巖體泥化現(xiàn)象，并進(jìn)一步導(dǎo)致了較為嚴(yán)重的局部巷道破壞變形現(xiàn)象。尤其在底鼓呈現(xiàn)的較為明顯，對(duì)煤礦巷道主體支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性形成了不良影響。當(dāng)巷道圍巖發(fā)生破壞變形后，其呈現(xiàn)出軟弱、破碎，松散等特征及顯著的泥化，軟化現(xiàn)象，令其圍巖既有的力學(xué)特征會(huì)不良下降，加之部分錨桿出現(xiàn)失效現(xiàn)象，會(huì)進(jìn)一步加劇后期巷道破壞變形。

1.2煤礦巷道軟巖深部破壞變形成因

煤礦巷道軟巖深部產(chǎn)生破壞變形的首要因素在于深部層具有較大的地應(yīng)力，且巷道圍巖具有較低強(qiáng)度，再加上周圍環(huán)境因素的綜合作用會(huì)令巖石發(fā)生軟化現(xiàn)象并導(dǎo)致破壞，其所具備的實(shí)際抗壓能力與強(qiáng)度會(huì)更低，即使是在靜壓狀態(tài)下，其穩(wěn)定系數(shù)也容易超出極限值，由此可見煤礦巷道軟巖深部較易處在不穩(wěn)定臨界狀態(tài)，為有效改善這一現(xiàn)狀我們可采用強(qiáng)化支護(hù)合理措施確保深部軟巖煤礦巷道處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)開挖巷道施工階段，由于圍巖經(jīng)受水泥化與風(fēng)化侵襲，其強(qiáng)度會(huì)繼續(xù)不斷下降，而圍巖穩(wěn)定系數(shù)則會(huì)持續(xù)提升，令巷道陷入極不穩(wěn)定狀況之中，因此在該類邊緣狀態(tài)其必然會(huì)受到破壞影響并發(fā)生變形。另外在煤礦巷道參數(shù)設(shè)置及結(jié)構(gòu)支護(hù)層面來(lái)講也存在一定的不合理性。由此可見破壞巷道支架，導(dǎo)致其失穩(wěn)的成因還在于圍巖強(qiáng)度低于圍巖應(yīng)力，從而產(chǎn)生了大松動(dòng)圈工程。再者，煤礦巷道軟巖深部由于吸水膨脹會(huì)形成以泥巖為主的巖類狀況，進(jìn)而令其巖體工程呈現(xiàn)出低強(qiáng)度特征，易于產(chǎn)生變形膨脹，該因素也是令煤礦巷道產(chǎn)生破壞變形的成因之一。

2煤礦巷道軟巖深部支護(hù)策略與技術(shù)方案

依據(jù)煤礦巷道軟巖深部引發(fā)破壞變形的成因我們應(yīng)科學(xué)制定支護(hù)策略，可預(yù)留巷道圍巖一定變形收斂范圍釋放高應(yīng)力，并采用錨索、錨桿及錨注進(jìn)行圍巖加固，進(jìn)而有效提升煤礦巷道工程整體承載效能。同時(shí)我們還可采用錨桿加厚托盤，提升錨桿預(yù)緊力并加長(zhǎng)錨固，可采用創(chuàng)新工藝組合噴錨梁網(wǎng)確保巷道處于整體穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)用強(qiáng)度較高錨索預(yù)應(yīng)力支護(hù)，強(qiáng)化巷道圍巖深部總體承載能力。應(yīng)用底角注漿與錨桿有效控制底鼓現(xiàn)象。在綜合考量足夠巷道變形余量、采用一次高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力全斷面錨索支護(hù)及錨網(wǎng)梁支護(hù)基礎(chǔ)上，我們可選擇適宜時(shí)間展開注漿二次加固?？刂棋^固長(zhǎng)度大于1500mm，布設(shè)兩排樹脂高強(qiáng)錨桿，同時(shí)于每排布設(shè)八根預(yù)應(yīng)力錨索。為提升底板強(qiáng)度。我們可位于底角增設(shè)必要的注漿錨桿，應(yīng)用四分焊接管進(jìn)行制作，并令其同巷道底板呈現(xiàn)約50。傾角，選擇錨桿孔徑在45mm，同時(shí)確保其錨桿孔口同巷道底板距離低于150mm，錨桿排距可控制在1500mm，并采用快硬中控水泥藥卷以及水泥漿進(jìn)行孔洞封堵處理，控制封孔長(zhǎng)度高于1m，采用的注漿漿液應(yīng)為水玻璃，控制其水灰比為0.8～1.0，并控制其注漿壓力約為1.0MPa，一旦巷道兩幫或底板產(chǎn)生了嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象我們則可停止進(jìn)行注漿。在確定支護(hù)時(shí)間環(huán)節(jié)對(duì)圍巖多為含水或破碎的地段我們需要滯后錨索支護(hù)及錨噴網(wǎng)一定時(shí)間，可等待15d-20d，同時(shí)我們應(yīng)對(duì)巷道兩幫及拱頂，底角采取必要的全斷面加固注漿方式，進(jìn)而起到鞏固圍巖、抑制水源產(chǎn)生對(duì)錨固范疇中巖石的不良侵害作用。首先我們可對(duì)兩幫、巷道頂部以及底角實(shí)施二次錨注加固處理，經(jīng)過礦壓實(shí)施對(duì)煤礦巷道掘進(jìn)約50d后圍巖變形相對(duì)穩(wěn)定的觀測(cè)。我們可采用直徑約22mm的無(wú)縫鋼管進(jìn)行注漿錨桿制作，控制其壁厚月4mm而長(zhǎng)度則可為2000mm。在布置錨素插孔及錨桿環(huán)節(jié)我們可采用直徑為42mm的釬頭進(jìn)行打孔，并控制孔深在1900mm以內(nèi)。實(shí)施完成后我們可位于注漿管之上裝設(shè)上托盤。進(jìn)而令注漿管發(fā)揮全長(zhǎng)錨固綜合作用。

3煤礦巷道軟巖深部支護(hù)科學(xué)施工工藝

3.1煤礦巷道初次錨網(wǎng)支護(hù)與掘進(jìn)施工

在初次錨網(wǎng)支護(hù)及掘進(jìn)施工環(huán)節(jié)中我們應(yīng)嚴(yán)格遵循光面爆破相關(guān)要求進(jìn)行施工，盡可能降低對(duì)巷道拱頂巖層的不良破壞作用，確保巷道巖體的綜合完整性，做到及時(shí)支護(hù)，有效縮短巷道炮后直至永久支護(hù)時(shí)間。在安裝錨桿階段我們應(yīng)按照由里至外，依據(jù)快速、中速及慢速科學(xué)順序進(jìn)行藥卷裝入，控制兩端錨桿扭矩在200N·m之上，進(jìn)而有效提升錨桿預(yù)緊力。在施工進(jìn)程中應(yīng)確保錨桿符合既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，即巖巷中高于80kN，安裝錨桿扭矩后則應(yīng)上升至150N·m-200N·m，實(shí)施復(fù)噴前我們應(yīng)進(jìn)行必要的二次緊固。完成后則可上升至250N.m～300N·m。在鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)階段中我們應(yīng)遵循對(duì)稱布置原則，確保兩端鋼筋網(wǎng)緊貼巖面，而后再行沿著巷道進(jìn)行鋼筋梯橫向安裝，同時(shí)采用螺母與錨桿托盤壓住鋼筋梯與鋼筋網(wǎng)，同時(shí)施加一定水平的預(yù)應(yīng)力。對(duì)于掘進(jìn)進(jìn)尺間接茬鋼筋網(wǎng)部位我們應(yīng)采用十號(hào)鐵絲進(jìn)行連接，確保鋼筋網(wǎng)頂部構(gòu)成統(tǒng)一整體，在局部拱頂破碎段，我們可沿著縱向巷道部分增設(shè)鋼筋梯。進(jìn)而有效提升拱頂整體支護(hù)性。

3.2預(yù)應(yīng)力錨索及底角注漿加固

在預(yù)應(yīng)力錨索加固施工中我們應(yīng)嚴(yán)格對(duì)錨索孔角度、排距及深度進(jìn)行科學(xué)控制，尤其應(yīng)確保錨索孔深低于設(shè)計(jì)深度50mm之上，并令其基本在兩排錨桿間與拱頂巷道中。當(dāng)錨索錨固完成后我們可等待約30min時(shí)間，以令錨固強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)，而后再進(jìn)行張拉錨索與固定處理，張拉應(yīng)控制在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值水平。在檢測(cè)強(qiáng)錨索相關(guān)預(yù)應(yīng)力數(shù)量階段。在預(yù)應(yīng)力降低或提升20％～30％階段中我們可對(duì)錨索實(shí)施二次張拉，進(jìn)而降低或提升錨索相應(yīng)預(yù)應(yīng)力值。當(dāng)完成一次壘斷面支護(hù)之后，我們應(yīng)對(duì)底角展開錨注加固，在底角位置控制其注漿錨桿排距為1500mm、長(zhǎng)度在2000mm，具體的施工工藝應(yīng)為，在注漿施工階段遵循左右、自下而上順序原則，對(duì)每斷面錨桿按照先底角、到兩幫再到頂角流程進(jìn)行科學(xué)施工。

4結(jié)語(yǔ)

總之，基于巷道軟巖深部常常引發(fā)破壞變形現(xiàn)象，我們只有充分了解具體的變形破壞特征，引發(fā)成因，制定科學(xué)有效的支護(hù)方案、策略，采取科學(xué)施工工藝技術(shù)，才能有效提升煤礦深部巷道綜合安全效能，可靠水平，鞏固施工建設(shè)效果，為良好優(yōu)質(zhì)的煤礦生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。