深井高应力软岩回采巷道支护对策

李凯+杨长松

摘要：随着社会对煤矿资源需求的日益增大，我国的浅层煤矿资源已经在逐渐减少。要想实现煤炭资源更好地开发和利用，煤矿开挖的深度就需要不断增加，这也是目前煤炭行业发展的必然趋势，但是这也带来了较多的问题，比如形成了深井的高应力软岩。针对高应力软岩的性质，文章对深井高应力软岩回采巷道支护对策进行了探究。

关键词：深井；高应力；软岩；回采巷道；支护对策

引言

新背景下，深部采矿已经逐渐成为了采矿行业所面临的一个新的发展方向。现阶段，我国已经进入了煤矿深部开采的阶段，所以，对于深井高应力软岩的防护方面逐渐累积了较丰富的实践经验，而且也在深部找矿方面获得了较大的成就，但是在深井高应力软岩工程回采巷道支护方面还存在较多的问题，要想更好地做好深井高应力软岩回采巷道支护工作，相关企业就应该不断对这方面进行研究。

1深井软岩巷道变形特征与不稳定原因分析

1.1软岩的定义

在我国煤炭行业中，还缺乏对软岩的统一认知，但是一般情况下软岩被视作“强度低、孔隙度大、胶结差、受构造面切割及风化影响显著，或含有大量易膨胀粘土矿物的松、散、软、弱岩层”。结合我国工程岩体的相关分类标准，可以将软岩具体定义为“单轴抗压强度在30MPa范围以内的岩体”。对于软岩来说，受强度、结构、矿物含量等因素影响，可以将其分为膨胀型软岩、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩四类。

1.2软岩巷道的变形特征

软岩巷道的变形特征主要包括以下几方面：第一，围岩的自稳时间短、来压快自稳时间仅为几十分钟到几个小时，巷道来压快，需要立即支护或超前支护，方能保证巷道围岩不致冒落；第二，围岩变形量大、速度快、持续时间长一般巷道掘进后的第1-2d，变形速度小的5-lOmm/d，大的达50-100mm/d，变形持续时间一般为25-60d，有的长达半年以上仍不能稳定；第三，围岩的四周来压、底鼓明显软岩巷道四周来压，如果底板不支护，支护结构将出现一个薄弱带，巷道破坏首先就是从不设防的底板开始，又因底鼓导致两帮移近和底脚失稳，直到片帮冒顶，巷道全部破坏；第四，围岩遇水膨胀、变形加剧软岩一般含有亲水性很强的蒙脱石、伊利石等粘土矿物的岩石，这些岩石遇水后软化，体积急剧膨胀，因而变形也更剧烈，产生很大的膨胀压力。

1.3软岩巷道不稳定原因分析

软岩巷道不稳定原因主要包括以下几点：第一，岩石胶结程度低煤层顶底板岩石都非常松软破碎，易风化，遇水软化、泥化；第二，岩石强度低煤矿软岩多为泥岩、炭质泥岩等，单向抗压强度都比较低由于岩石强度低，表现在围岩松散、软弱，在中等或稍高应力水平状态下就能产生较大的围岩变形，支护困难；第三，节理发育，岩体破碎虽然岩石强度高，但由于节理比较发育，岩体破碎，支护也十分困难所以，在岩块强度高的节理化地层中，也可能表现出软岩特征；第四，围岩应力水平高岩石强度低是形成软岩的重要因素，但这只是问题的一个方面岩石强度的高低是一个相对的概念，它与地应力紧密相联如果岩体强度低，但地应力绝对值也低，就表现不出软岩降征围岩应力水平高，表现在：首先，随着巷道开采深度的增加，一些原本稳定性较好的围岩也显现出软岩的特征；其次，构造应力大主要是向斜、断层所造成的挤压应力和拉伸应力；最后，集中应力作用连接处巷道、受邻近巷道掘进影响的巷道等，其围岩均承受一定的集中应力，从而使围岩由稳定状态过渡到软岩状态。

1.4软岩巷道支护原则

为了能够较好地实现深部高应力软岩巷道的支护，相关施工人员就必须遵循提高围岩残余强度、充分发挥围岩自身承载能力、可缩性支护、二次支护等原则，这里的可缩性支护原则指的是结合柔性支护特点实现的可缩性支护，而二次支护原则则是指通过二次支护较好地保证巷道的稳定性。

2深井高应力软岩回采巷道支护存在的问题

2.1巷道围岩承受力不足

煤矿的巷道支护方式通常应用的是一种比较常见的锚杆支护形式，并没有一定的加固处理，所以通过这种支护方式所形成的巷道围岩本身的承受的能力就不足，负载的承受厚度不够，一旦出现地质条件的变化或是围岩的变动，就会给围岩带来较大的压力，直接造成巨大的安全隐患。

2.2支护方式选取问题

若煤矿的支护采用工字型进行支护施工时，在建设初期，刚开始的时候支架所承受的壓力就是非常有限的，而且它对于巷道围岩的约束能力也非常的有限，这就使得部分的变形是无法承受的，特别是在建设后期，围岩压力更大，支架往往也会由于不能承受住巨大的压力而出现下沉、变形等现象，不仅使得原来的支护结构失去效果，同时给工程的进行带来了阻碍，给巷道的通风、运输、安全等带来挑战。

2.3高应力的增加

随着巷道深度的不断增加，高应力的产生和增加已经成为了一个主要问题，所以对于深井高应力软岩的薄弱部位来说，会发生较大程度的变形或破碎现象，在受到其他的综合性因素的影响之后，还会进一步扩散形成所谓的破坏区，使得围岩的承重受到威胁。

3煤矿深井高应力软岩巷道支护技术对策

3.1锚注支护机理

锚注支护技术其实就是一种使锚喷技术和围岩注浆技术相结合的联合支护技术，这一技术应用于煤矿深井高应力软岩巷道支护工作中，具有较好的效果。对于锚注支护技术来讲，锚杆既能用来锚固松散破碎岩层，也能将锚杆兼作为注浆管实现注浆加固，这就使得松散破碎岩体内锚注支护的运用能够较好地形成坚实、牢固的着力基础，进而提升围岩的力学特性和强度，围岩的自承能力也能得到较为充分的发挥，煤矿深井高应力软岩巷道就可以得到较好的支护。

3.2注浆加固作用

锚注支护要想发挥出较好的支护效果，就需要注浆加固进行配合。对于注浆加固技术来说，若能够保证注浆材料自身固结强度高、稳定性好、注浆工艺合理、裂隙充填密实、浆液与裂隙面粘结效果好，浆液就能够较好地实现岩体的充实与强度的提升，自然就能够较好地满足煤矿深井高应力软岩巷道的支护需求。

3.3选择合理的锚杆支护形式

要想强化锚杆支护系统，就需要选择科学、合理的锚杆支护形式。长时间的支护实践表明，选择高强度、高初锚力、高阻特性的锚杆系统，加强网梁带的强度和刚度，以增强围岩表面约束能力，限制围岩变形破坏破碎区向纵深发展，这是进行深井高应力巷道支护需要解决的首要问题，也是支护的重要保障。

3.4实现巷道厚壁支护

要想实现深井高应力软岩回采巷道厚壁支护，主要可以从以下几方面进行：第一，要尽量采用全长锚固全螺纹钢等强锚杆进行加固，这样不仅可以增加围岩自承圈的厚度，实现了厚壁支护，同时也增加了支护的安全性和使用价值；第二，要进行锚索加固，由于锚索长度较大，能够深入到深部较稳定的岩层中，锚索对被加固岩体施加的预紧力高达200kN，限制围岩有害变形的发展，改善了围岩的受力状态，增加围岩自承圈厚度，实现厚壁支护；第三，改变支护结构，在巷道的两底脚增加斜拉锚杆起到加固的作用。

结束语

总而言之，高应力的软岩巷道具有较明显的特征，特别是在巷道的变形方面。因此，要想确保深井矿的安全和稳定，相关企业必须做好软岩回采巷道的支护工作，根据实际情况，制定科学支护方案，采取可行的支护对策，保障深部采矿工程能够顺利进行。

参考文献：

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