陳軍

摘要：在礦產(chǎn)開采項(xiàng)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(fù)雜，由于受到諸多因素的影響，深井巷道常會(huì)出現(xiàn)變形破壞的情況，這對(duì)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(duì)超千米高地壓深井巷道變形破壞的機(jī)理進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的防治措施，希望對(duì)相關(guān)工作的開展提供參考。

關(guān)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(qiáng)度持續(xù)增加下，越來越多的礦井進(jìn)入到超千米的開采程度，一旦對(duì)礦井進(jìn)行超千米的開采，受到高地應(yīng)力的影響，其巷道巖體的力學(xué)性質(zhì)就會(huì)很容易出現(xiàn)顯著的變化，巖體從脆性轉(zhuǎn)變?yōu)檎乘苄?，進(jìn)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(yīng)的特點(diǎn)。面對(duì)這種情況，需要相關(guān)單位做好超千米高地壓深井巷道變形破壞的機(jī)理分析，并積極采取有效措施防治其巷道的變形破壞，為項(xiàng)目工作開展提供良好的條件。

1.深井巷道變形破壞機(jī)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(shí)間效應(yīng)等。

巷道變形破壞的發(fā)生和圍巖性質(zhì)有著密切關(guān)系，若巷道區(qū)域內(nèi)的圍巖具有良好強(qiáng)度，巷道所受應(yīng)力在圍巖強(qiáng)度的承受范圍內(nèi)，則巷道不會(huì)發(fā)生變形、破壞的現(xiàn)象;若巷道所受應(yīng)力超出圍巖強(qiáng)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(huì)從巷道的周邊逐漸擴(kuò)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(qiáng)度、埋深之間的關(guān)系如下表1。

礦井開采的深度增加會(huì)降低巖體的強(qiáng)度，隨著采深逐漸增加，若巷道周圍集中應(yīng)力已經(jīng)超出圍巖強(qiáng)度極限，就會(huì)導(dǎo)致巷道發(fā)生變形和失穩(wěn);且采深增加，地溫也會(huì)升高，升溫會(huì)導(dǎo)致巖石從脆性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄?，也易?dǎo)致巷道的變形發(fā)生。

地層內(nèi)存在巖層層理和斷層等情況，它們都會(huì)使巷道的圍巖呈現(xiàn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)，對(duì)圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響;由于受到構(gòu)造應(yīng)力影響，巷道的兩幫常會(huì)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(guān)系，若錨桿沒有合理打設(shè)、錨固劑沒有規(guī)范使用等，都可能導(dǎo)致圍巖錨固的不穩(wěn)定，進(jìn)而使巷道圍巖發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

若巷道布置在采動(dòng)的影響帶，若受到采動(dòng)過大的影響，勢(shì)必會(huì)增加巷道的變形、破壞發(fā)生速度。

時(shí)間效應(yīng)是影響深井巷道穩(wěn)定性的重要因素，因?yàn)楹芏鄮r石呈現(xiàn)流變性的特點(diǎn)，即便巷道處在靜載荷的狀態(tài)，但在時(shí)間流逝下也會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)緩慢的變形，若巖石流的變形達(dá)到相應(yīng)程度，就會(huì)導(dǎo)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(shí)間對(duì)其開展巷道測(cè)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(duì)集中應(yīng)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(shè)置30m的巖柱，并且要采取交錯(cuò)方式進(jìn)行布置;對(duì)皮帶機(jī)的斜巷要選擇砂巖進(jìn)行布置，且確保與砂巖層位的一致性;對(duì)區(qū)段內(nèi)的重要運(yùn)輸巷，還要做好巖石集中巷的設(shè)置，且至少一條，此巷要避免受到上覆回采工作面的采動(dòng)情況影響。因?yàn)殚_采深度不斷增加，完成工作面的回采勢(shì)必會(huì)增加煤體的集中應(yīng)力，為了防止集中應(yīng)力造成巷道變形或者破壞，對(duì)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(shù)。

2.2做好支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)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(hù)工作。在巷道支護(hù)工作中，要先對(duì)深部巷道的圍巖結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、深部的位移、地應(yīng)力等做好測(cè)試，準(zhǔn)確掌握巷道圍巖的應(yīng)力情況與受壓情況，結(jié)合區(qū)內(nèi)巷道構(gòu)造的應(yīng)力場(chǎng)、鉆探資料等合理評(píng)估區(qū)內(nèi)地質(zhì)，對(duì)斷層的位置、節(jié)理裂隙分布、斷裂規(guī)律等實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)，從而對(duì)支護(hù)參數(shù)的合理設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。然后，結(jié)合實(shí)測(cè)的資料以及評(píng)估結(jié)果等信息，做好支護(hù)結(jié)構(gòu)、材料、規(guī)格等參數(shù)的合理選用，做好支護(hù)參數(shù)的科學(xué)設(shè)計(jì)。最后，依據(jù)初始設(shè)計(jì)的要求完成支護(hù)作業(yè)后，為了確保初始設(shè)計(jì)科學(xué)性與有效性，還要對(duì)支護(hù)壓力、圍巖位移等情況繼續(xù)監(jiān)測(cè)，并結(jié)合實(shí)際監(jiān)測(cè)對(duì)初始設(shè)計(jì)的不合理參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

2.3采取滯后二次支護(hù)方式

在深井高地壓巷道實(shí)施支護(hù)處理時(shí)，可以采取滯后二次支護(hù)方式，在完成初次支護(hù)后一定的時(shí)間再實(shí)施二次支護(hù)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(duì)圍巖進(jìn)行臨時(shí)的支護(hù)處理，滯后一定的時(shí)間再開展二次支護(hù)與成巷。初支護(hù)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(fēng)化的影響，且能夠使圍巖以相應(yīng)位移實(shí)現(xiàn)其內(nèi)聚能的釋放;完成巷道的釋壓后，通過二次支護(hù)的方式對(duì)峰后軟化以及殘余的變形段區(qū)域破碎巖體實(shí)現(xiàn)固化處理，其破碎巖體呈現(xiàn)應(yīng)力低的特點(diǎn)，以加固支護(hù)可以對(duì)深部圍巖進(jìn)行約束，能夠促進(jìn)其承載力和變形抵抗能力的綜合加強(qiáng)，不僅有效提升破裂巖體殘余應(yīng)力，且顯著改善圍巖的塑性區(qū)性能。

2.4改進(jìn)支護(hù)加固工藝

想要實(shí)現(xiàn)高地壓深井巷道變形破壞的有效防治，良好的支護(hù)加固工藝是必要保障。在對(duì)深井巷道支護(hù)中，要做好支護(hù)加固工藝的科學(xué)選擇和改進(jìn)，比較常用的先進(jìn)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(shí)施錨固，結(jié)合巖性情況合理選用端錨或者全長(zhǎng)錨固，當(dāng)圓鋼或者螺紋鋼當(dāng)作桿體，并對(duì)金屬網(wǎng)配合使用，外部設(shè)置半球形的鋼托板，最后再進(jìn)行相應(yīng)厚度要求的混凝土噴射。后者形式中，一般用在強(qiáng)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(jìn)行混凝土的噴射，實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道的聯(lián)合支護(hù)，提升巷道支護(hù)強(qiáng)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(fù)雜，且受到諸多因素影響導(dǎo)致其變形破壞的機(jī)理多樣，想要實(shí)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(jī)理的掌握，結(jié)合實(shí)際情況合理采取科學(xué)、有效的防治措施，從而為巷道生產(chǎn)活動(dòng)的安全、高效開展提供保障。

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