深部软岩巷道支护技术研究
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摘 要：生产实践证明，对于大采深软岩巷道，某种单一的支护方式是难以起到有效支护作用的。对此应采取“锚、网、索、喷”联合支护的方式，以维持大埋深巷道掘进软围岩的稳定。
关键词：深部软岩巷道;联合支护;技术研究
煤炭是现代工业生产所依赖的基础性能源，随着近年来我国工业化进程的加快，对煤炭资源的开采力度也在不断加大，浅层煤炭资源储量已经很少，许多矿井不得不增加开采的深度，采掘大埋深的煤炭资源。大采深矿井最大的特点就是矿压大，地质条件复杂，支护难度大，特别是对于深部软岩巷道的支护，一直是近年来煤矿技术工作者研究的重点。软围岩强度和稳定性较差，在开采扰动和较大的矿压作用下易发生变形和破碎，巷道维护工作量很大，对深井煤矿开采带来了很大影响。生产实践证明，对于大采深软岩巷道，某种单一的支护方式是难以起到有效支护作用的。对此应采取“锚、网、索、喷”联合支护的方式，以维持大埋深巷道掘进软围岩的稳定。
1 软岩巷道的特征与分类
软岩是地质岩体的中的一部分，是特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质，通常抗压强度σc<20MPa的岩层可定义为软岩。按照软岩的自然特性和工程力学作用下的变形机理，软岩可分为以下几类：即节理化软岩、高应力软岩、膨胀性软岩和复合型软岩。相比于硬岩，软岩具有更强的可塑性、膨胀性、崩解性、流变性和易扰动性特征，软岩不仅质地松软、强度低，而且易于受到风、水、开采扰动等因素的影响而发生软化、膨胀、裂隙和变形，物理特性不稳定。软岩的以上特性给软岩巷道的掘进和支护带来了很大的困难，特别是在大采深、高地应力的作用下，巷道围岩易产生失稳变形，掘进期间易出现冒顶和片帮。
2 软岩巷道的支护对策
①优化巷道位置，通过地质勘探掌握区域地质构造和岩体力学性质，尽量避开构造带、软岩区间和高应力区;
②合理选择支护断面，目前普遍常用马蹄形断面，适用于围岩松软、有膨胀性和具有一定侧压和底压的巷道;
③提高围岩强度，锚杆和注浆是软岩加固的常用方式，可降低软岩的流塑性，提高围岩自承力;
④提高围岩表面强度，一般采用喷砼和挂设金属网的办法，阻隔风水对围岩的侵蚀，从而提高围岩表面的强度和完整性，促进巷道长期稳定;
⑤采用刚柔相济的整体支护，对于软岩巷道不能一味地增加支护强度，应使支护结构与围岩变形相协调，以提高围岩自承力为原则。
3 深部软岩巷道联合支护方式的设计与施工
3.1 联合支护的设计
联合支护应采取锚杆、锚索、金属挂网、喷砼以及型钢相结合的方式，充分发挥各种支护措施的优势，形成兼具强度和整体稳定性的支护体系。
①锚杆设计：锚杆做为主要的支护受力件，应具有较高的强度，一般多采用钢筋树脂锚杆，根据围岩破碎区和塑性区范围合理设计锚杆长度，确保锚固深度;保持初锚力不小于40kN，锚固力不小于65kN，按照1000mm间距，交错排列。为防治软岩巷道片帮和底鼓，应用锚杆对两帮底角进同样行加固，保持锚杆与巷道底面水平线呈45°夹角，按照700mm间距布设;
②锚索设计：锚索为多根钢丝拧成的鋼绞线，具有一定的强度和张紧性，采用树脂锚固剂锚固于巷道顶板和两帮。每两根锚索按1.5m间距，沿巷道中心线两侧呈平行状对称布设，并垂直于巷道竖直轮廓线，每条锚索设计锚固力200kN，预紧力130kN，确保锚固力大于锚索的破坏负荷;
③喷砼：喷砼的主要目的是为了封闭围岩，防止围岩潮解软化和风化。喷砼浆料按照水泥、河沙、石子按2：2：1比例拌料，对巷道裸露围岩进行多次封闭喷补;
④金属网：金属网为直径50×150mm的金属网兜，使用锚杆托盘压紧固定与巷道内表面，可防止小块松散围岩的冒落，提高支护系统的整体性;
⑤U型钢支护;巷道断面采用矿用U36型钢，按照巷道断面尺寸和支护强度，设计U型钢尺寸和排距;
⑥注浆保护;围岩注浆可有效提高软围岩的强度和稳定性，改善其泥化的特点。根据生产实践，注浆保护应在掘进后一两个月内完成，注浆加固的时间和深度应根据围岩及裂隙发育情况来决定;其他注浆参数如注浆孔布置、注浆压力等可根据施工实际进行调整。
3.2 联合支护的施工
联合支护的布设需要多次施工，巷道掘进开挖成型后进行一次支护施工，首先审帮问顶检查围岩，为减少围岩风化应立即用水泥砂浆喷覆封闭，围岩稳定后开始安设锚杆，挂设锚网和锚索，并对喷砼脱落处进行复喷，即完成一次支护。一次支护完成后应密切观察一次支护的破损情况和围岩变形情况，对于出现掉皮漏岩、锚杆折断、钢筋爆扣弯曲等问题的，要及时进行局部修补，补设锚杆和补喷砼，根据观测数据确定二次支护时间。二次支护首先清理一次支护掉落的喷层，并清污复喷，待喷砼凝固后实施底拱梁与U型钢支护施工，期间可同时进行围岩注浆加固作业，架棚后再行喷砼覆盖，即完成全部支护施工，最终形成一个完整的钢金属支架支护体系。
4 结语
大淑村矿部分巷道围岩属软岩层，通过采用锚杆+锚索+U钢，同时采用喷砼和注浆保护的办法使软岩巷道得到有效支护和加固。通过监测，巷道变形量在允许范围以内。
参考文献：
[1]王春荣，董攀.深部软岩巷道支护技术研究[J].内蒙古煤炭经济，2018，255（10）.
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