斷層構造帶高應力軟巖巷道支護技術

秦曉杰 崔鵬程

摘要：目前，我國各大煤礦在實際采煤的時候，開采的深度對比以往顯得更深。正是如此，當采煤的位置到達了斷層帶時，就很容易碰到高應力的軟巖。為了讓開采工程繼續順利實施，開采工人會借助支護技術來對軟巖巷道的四周進行支撐。本文將針對某項采煤工程中碰到的軟巖巷道不夠穩定的情況，談談具體如何來利用支護技術，同時對支護技術利用以后取得的支護效果加以分析。

關鍵詞：軟巖巷道；高應力；支護技術；斷層帶；支護效果

引言

眼下，中國國內礦井的淺層部位擁有的煤礦已經大量減少。因此，中國國內各大煤礦開始逐步向礦井的深層部位進行開采。而當采煤工人遇到斷層帶的時候，采煤工人往往會在軟巖巷道的四周位置都采取支護措施。目前，采煤工人利用最多的支護方式是注漿和U型鋼支架一同支護的方式。但是，這種支護措施有它局限的地方。所以，本文將提出更切實際的支護方式來對軟巖巷道進行支撐。

一、采煤工程的背景

本文假設：在某項采煤工程的開采中，采煤工人碰到的主要是泥巖及砂質泥巖這兩種類型的軟巖，且這兩種類型的軟巖均處在層次不齊的斷層帶中。那么，軟巖巷道因為受到斷層帶的具體影響，軟巖巷道四周的巖石都會比較破碎或者松散。同時，這些軟巖都會具備較大的應力。軟巖巷道的這種現實狀況不僅使得采煤工人在實際開采中困難重重，還會直接威脅到整個礦井生產的安全。

二、斷層帶中的軟巖受高應力作用而失穩的具體分析

本文認為軟巖巷道之所以出現失穩情況的原因主要有以下兩點：第一、在層次不齊的斷層帶中，采煤工人碰到的主要是泥巖及砂質泥巖這兩種類型的軟巖。并且，軟巖巷道四周的巖石又都比較破碎或者松散。因此，一旦軟巖巷道四周的巖石在遭受到巨大的應力時往往會出現一定程度的變形，從而顯得不夠穩定。第二、錨網支護是采煤工人利用較多的一種支護方式。這種支護方式的具體措施是：在軟巖巷道的頂部位置形成一個拱形結構，在軟巖巷道的兩幫位置形成一個梁結構。在整個支撐的結構中，梁結構對于支撐的實際效果起著決定性的作用。這是由于一旦梁結構因為某種原因被破壞了，拱形結構能夠起到的作用也就急劇降低。這種情況下，錨網支護的實際效果也就大大降低。

三、利用支護技術來支撐斷層帶中應力較大的軟巖巷道

（一）支護技術的技術核心。在現實中，軟巖巷道之所以不夠穩定更多的是支護結構不夠穩定引起的。所以，本文認為一味地提高支護的強度并不是解決問題的最佳辦法。于是，本文將具體研究如何提升支護結構本身的穩定性來解決這個問題。

本文認為：要想讓支護結構實際的穩定得以提升，必須要依據以下幾點來具體實施：1、軟巖巷道的四周巖石往往會較為破碎和松散，所以采礦工人有必要對這些巖石進行結膠處理。這樣，巷道四周的巖石會變得更加完整。同時，完整的巖石也會比松散的巖石更為穩定。2、由于軟巖巷道四周的巖石往往會承受非常大的應力，所以采礦工人在做錨網支護的時候應該增加錨網支護的實際支護強度。這樣，巷道四周巖石變形的可能性就會大幅減小。3、根據實際情況，采礦工人可以利用錨索工具給某些部位施加一定的補償結構。這種錨索工具最好具備較強的預應力。同時，選取錨索工具的時候，應該盡量選用小孔徑的錨索工具。這樣，支護結構也能實現比以往更佳的穩定性。

（二）具體的支護方案。本文設計出來的支護方案具體包括以下幾點：

第一、巷道選用直墻半圓拱形斷面[1]。在這種斷面中，巷道的實際寬度是4.6米，巷道的實際高度是3.9米。本文依然選用錨網支護這種支護方式[3]。其具體尺寸是：錨桿的實際半徑是20毫米，錨桿的實際長度是2.4米。同時，本文為每根錨桿都配備2支錨固劑，這2支錨固劑的型號都選擇K2350型。另外，這種錨固劑的材料最好是樹脂材料。再者，錨桿的實際間排距是0.7米×0.7米，噴層的實際厚度是0.12米。注漿錨桿的實際間排距是2米×3米，起注的實際高度是0.4米，注漿錨桿的實際長度是3米。第二、為了讓錨網支護的實際支護強度提升一個等級，本文決定在上述的錨網支護基礎上再添加一層錨網支護，形成雙層的錨網支護。事實證明：把雙層的錨網支護跟單層的錨網支護相比較，雙層的錨網支護實現的支護強度明顯高于單層的錨網支護。對添加的錨網支護層來說，又具體分成兩個支護斷面。其中，原有的支護斷面用字母A表示，起補償作用的支護斷面用字母B表示。斷面A及斷面B之間的實際距離是0.7米。第三、對斷面A來說，錨桿的實際半徑是22毫米，錨桿的實際長度是3米。錨桿的實際間排距是0.7米×0.7米。每根錨桿都配備2支錨固劑，錨固劑的型號是K2350。錨桿托盤的具體尺寸是：0.12米×0.12米×0.12米，托盤的類型最好選用鼓型。錨桿預緊力距應大于300N·m[2]。第四、對斷面B的頂板結構來說，最好選用鋼絞線材料的錨索。錨索布置的具體方式最好是點錨索這種布置方式。錨索托盤的具體尺寸是：0.4米×0.4米×1厘米，托盤的類型最好選用平托型。幫部的錨索也最好選用鋼絞線材料的錨索。錨索的實際排距為1.4米。每個錨索都配備4支錨固劑，錨固劑的型號是K2350。巷道的兩幫位置分別布置帶梁的錨索各1組。錨索的實際間距是1.5米。

（三）錨網支護取得的具體效果。在軟巖巷道的四周位置，按照本文提供的支護方案來實際布置錨網支護。最終，整套支護方案按要求實施以后，必然會取得良好的實際支護效果。實踐表明：在兩個月（60天）的時間里，兩幫位置的實際位移量是55毫米，兩幫位置的內移速度將達到平均每天0.3毫米左右，頂板位置和底板位置實際的位移量在3.5厘米左右，頂板位置的實際下沉速度為每天0.19毫米左右。以上這些數據充分說明：在兩個月（60天）的時間內，軟巖巷道四周的巖石總體都處于較為穩定的狀態，這也就意味著本文設計出來的支護方案取得了較好的實際支護效果。

四、結束語

綜上，本文首先談到了在斷層帶中的軟巖巷道四周往往存在許許多多的破碎或者松散的巖石。這些巖石要承受巨大的應力而顯得不夠穩定。其次，本文談到了眼下采礦工人在具體實施錨網支護時存在的問題。再次，本文針對錨網支護不夠穩定的實際問題，提出了穩定性更強的支護方案。最后，闡述了支護方案實現以后將取得哪些實際的支護效果。

參考文獻：

[1]王齊洲、謝文兵、金勝國等.關于斷層結構帶中高應力軟巖巷道的支護技術分析與研究[J]煤礦安全的研究，2012，3（10）：23-36.

[2]尹站穩、宣艷偉、蔣佳增等.關于斷層結構帶中高應力軟巖巷道的支護技術分析與研究[J]中州煤炭，2012，3（25）：26-34.

[3]張念志、劉超、曹品偉等.在斷層構造帶高應力軟巖巷道中應用高強穩定型的支護技術的具體研究[J]中州煤炭，2011，10（25）：18-27.