王憲來

摘 要：本文基于筆者兗州煤業(yè)股份有限公司東灘煤礦多年工作經(jīng)驗(yàn)，我理論結(jié)合實(shí)際的工作前提下展開相關(guān)研究。為回采巷道預(yù)應(yīng)力護(hù)幫變形控制技術(shù)的發(fā)展提供建設(shè)性意見。

關(guān)鍵詞：回采巷道;預(yù)應(yīng)力;控制;技術(shù)

1 工程概況

東灘煤礦，1989年12月正式建成投產(chǎn)。這是我國自行設(shè)計(jì)、自行建設(shè)的特大型現(xiàn)代礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力400萬噸/年、核定生產(chǎn)能力750萬噸/年。井田處于兗州、曲阜、鄒城三市交界處，交通發(fā)達(dá)，鐵路、公路、水路和海運(yùn)條件非常便利，歷史文化資源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境得天獨(dú)厚。礦井埋藏深，實(shí)測-660米水平以下;總儲(chǔ)量84897.1萬噸，可采儲(chǔ)量37661.6萬噸;主采煤層為三層煤，平均厚度8.41米，屬低瓦斯礦井。煤質(zhì)穩(wěn)定，具有低灰、低硫、低磷、高發(fā)熱量、高揮發(fā)分、高灰熔點(diǎn)的特點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的動(dòng)力煤和煉焦配煤。

63上06綜采工作面設(shè)計(jì)總工程量3530m（表1）。

合計(jì) 設(shè)計(jì)總工程量3530m。

63上06綜采工作面需要錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的煤巷有軌道順槽、運(yùn)輸順槽、開切眼（含擴(kuò)面），其中運(yùn)輸順槽及開切眼為實(shí)體巷道，軌道順槽與63上05采空區(qū)留設(shè)最小煤柱4m。根據(jù)63上06綜采工作面圍巖地質(zhì)條件和服務(wù)要求及以往3煤層巷道在掘進(jìn)期間的錨桿支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，并參考其礦壓觀測資料，采用工程類比法，對(duì)本面錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)如下：

軌道順槽斷面形狀為直墻斜頂梯形，其斷面尺寸凈寬×凈高（中）為5.2×3.7m，頂板使用5m長的M5型鋼帶與1.0m的M5鋼帶搭接施工，配7根φ22×2400mm錨桿，錨桿間排距920×900mm（700×900mm）;高幫采用兩根1900mm長的Ω錨索梁壓茬施工，配2根φ22×2400mm錨桿和3根φ22×4300mm錨索，錨桿（索）間排距為850×900mm;低幫采用2.5mΩ錨索梁;配2根φ22×2400mm錨桿和2根φ22×4300mm錨索，錨桿（索）間排距為700×900mm;

運(yùn)輸順槽為實(shí)體巷道，其斷面尺寸凈寬×凈高（中）為5.2×3.7m，頂板使用5.0m M5鋼帶，采用6根φ22×2400mm錨桿，錨桿間排距950×900mm;高幫采用兩根1900mm長的M3鋼帶壓茬施工，采用5根φ20×2000mm錨桿，錨桿間排距為850×900mm;低幫采用2.5m M3鋼帶，采用4根φ20×2000mm錨桿，錨桿間排距為700×900mm;

2 變形控制機(jī)理分析

回采巷道根據(jù)運(yùn)用領(lǐng)域的不同與研究方面的差異，其定義也有著不同的含義。當(dāng)前最具典型的定義有針對(duì)工程領(lǐng)域提出的工程軟巖概念，即為工程外力作用下軟巖能在一定限度內(nèi)進(jìn)行塑形變形。根據(jù)其變形規(guī)模與特性可以將其分割為有軟弱性、可塑性、膨脹性、崩解性、流變性以及工程擾動(dòng)性等。而在實(shí)際運(yùn)用領(lǐng)域，可以根據(jù)當(dāng)前工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行低強(qiáng)度軟巖、膨脹性軟巖、破碎軟巖、高應(yīng)力軟巖的典型性四大類劃分。其中低強(qiáng)度軟巖抗壓、抗剪等強(qiáng)度特性最弱，工程實(shí)踐中常遇到由軟弱煤層、砂質(zhì)泥巖、泥巖等層段。顆粒膠結(jié)程度極低。完整性差，工程穿越時(shí)需格外注意。另外膨脹性軟巖因?yàn)槠涞V物含量變化與輔助結(jié)合性的不同，在黏土水合物作用下產(chǎn)生不定形變作用力。在巖石孔隙和裂紋中進(jìn)行收斂和支撐。產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的完整性破壞。破碎軟巖與高應(yīng)力軟巖在基巖性質(zhì)上往往物性較好，力學(xué)性質(zhì)顯著。其工程上可以進(jìn)行技術(shù)處理和規(guī)避，需要注意的有在地質(zhì)構(gòu)造劇烈區(qū)應(yīng)注意斷層破碎帶、采空區(qū)等不良因素的影響。同時(shí)開采到了深部以后，會(huì)出現(xiàn)軟巖大變形、強(qiáng)流變等突然性事件。

基于以上回采巷道類型分析敘述，在地層復(fù)雜構(gòu)造應(yīng)力與巖石物性特征影響宏觀、微觀考量范圍下回采巷道的破壞特性復(fù)雜而多變。在此筆者進(jìn)行簡化性經(jīng)驗(yàn)分享，將圍巖變形特征進(jìn)行四個(gè)方面的總結(jié)性概況：1、圍巖來壓快，變形速率高。圍巖挖掘因?yàn)楣こ踢M(jìn)度要求與現(xiàn)場工藝標(biāo)準(zhǔn)必須短時(shí)間進(jìn)行揭露，但因?yàn)閹r石特性其變形時(shí)間更短。如若支護(hù)工序正在進(jìn)行或者還沒來得及支護(hù)就發(fā)展劇烈形變其后果不可想象;2、巷道出現(xiàn)大規(guī)模變形，且持續(xù)時(shí)間長。如若遇到流變性巖體在巖石綜合受擾情況復(fù)雜前提下，巖石變形難收斂導(dǎo)致后續(xù)嚴(yán)重工程問題;3、不同情況下軟巖典型膨脹特征，會(huì)導(dǎo)致工作面的底鼓變形;4、脆性巖石對(duì)水、風(fēng)、壓力、震動(dòng)等外界因素反應(yīng)敏感性導(dǎo)致是一些工藝不可使用或者使用失效。

3 控制對(duì)策及支護(hù)技術(shù)分析

根據(jù)現(xiàn)場工作實(shí)際需要，現(xiàn)提出回采巷道圍巖控制對(duì)策如下：1、優(yōu)化巷道穿越位置，運(yùn)用軟巖地層不同力學(xué)物性，在避免高應(yīng)力區(qū)等不穩(wěn)定性地層前提下進(jìn)行有效的拱形、馬蹄

形斷面支撐，并考慮到變形空間問題;2、通過錨桿支護(hù)和注漿加固等常規(guī)手段進(jìn)行高圍巖的整體強(qiáng)度的實(shí)質(zhì)性加固;3、根據(jù)圍巖物性進(jìn)行水、風(fēng)等不良作用對(duì)圍巖軟化而導(dǎo)致破壞的控制性工序;4、通過現(xiàn)代工程建模進(jìn)行科學(xué)精細(xì)的結(jié)構(gòu)化支護(hù)設(shè)計(jì)，并按照工時(shí)和材料配給保證短時(shí)間內(nèi)的巷道支護(hù)一次完成。

隨著工藝的進(jìn)步與設(shè)備的長足發(fā)展。在工程探索和基礎(chǔ)研究的幫助下傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)、注漿加固、可縮性金屬支架、鋼筋混凝土圈體四種基礎(chǔ)支護(hù)技術(shù)在運(yùn)用廣泛性與現(xiàn)場質(zhì)量上都得到顯著提升，而在幾種支護(hù)形式的聯(lián)合使用上更是改善了現(xiàn)場施工形式。概況來講當(dāng)前主流的回采巷道修復(fù)支護(hù)技術(shù)有：1、高預(yù)應(yīng)力錨固與注漿聯(lián)合加固技術(shù);2、橫阻大變形錨桿和錨索軟巖支護(hù)技術(shù);3、錨噴與混凝土整體圈復(fù)合支護(hù)系統(tǒng)。

相比以前施工對(duì)于含有膨脹性礦物的回采巷道在使用橫阻大變形錨桿和錨索戶可以有效控制達(dá)1000mm以內(nèi)的大規(guī)模變形，而高預(yù)應(yīng)力錨固與注漿聯(lián)合加固能漿將裂隙充填，將松散、破碎軟巖粘結(jié)成完善性較強(qiáng)的整體結(jié)構(gòu)，增加圍巖的可錨性。全面提升施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著科技的進(jìn)步與人類的發(fā)展除了深部高地應(yīng)力巷道、軟巖大變形巷道、沖擊地壓巷道是煤礦難支護(hù)巷道的幾種類型，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者正向著新型材料解決巖石力學(xué)機(jī)理方面進(jìn)行研究。而當(dāng)前的錨桿支護(hù)應(yīng)該是困難巷道支護(hù)的主體，高強(qiáng)度、高剛度、大延伸率、耐沖擊是其基本發(fā)展方向。我國現(xiàn)階段對(duì)難支護(hù)巷道的研究還不夠系統(tǒng)深入，需要在搞清機(jī)理的前提下，針對(duì)不同類型的難支護(hù)巷道研發(fā)適合的系列支護(hù)材料，并配以適當(dāng)?shù)氖┕すに嚭脱b備，逐步形成系統(tǒng)的成套技術(shù)。

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