基于对煤矿巷道与砼室的有效监测不难发现, 在一次巷道支护中变形形式主要包含拱顶出现下沉、两帮及底鼓内挤破坏等。其深部软岩巷道产生破坏与变形的主体特征在于在开挖煤矿巷道之后岩围呈现出持续时间较长、变形较大, 在修复阶段由于围岩一直处于不断变形阶段, 因而未能对其进行有效控制或释放其大量产生的压力, 因而令完成修复的支护结构始终无法确保煤矿巷道的综合稳定性。一些巷道围岩地段由于受到水源影响, 令其呈现出较为明显的岩体泥化现象, 并进一步导致了较为严重的局部巷道破坏变形现象, 尤其在底鼓呈现的较为明显, 对煤矿巷道主体支护结构稳定性形成了不良影响。当巷道围岩发生破坏变形后, 其呈现出软弱、破碎、松散等特征及显著的泥化、软化现象, 令其围岩既有的力学特征会不良下降, 加之部分锚杆出现失效现象, 会进一步加剧后期巷道破坏变形。
煤矿巷道软岩深部产生破坏变形的首要因素在于深部层具有较大的地应力, 且巷道围岩具有较低强度, 再加上周围环境因素的综合作用会令岩石发生软化现象并导致破坏, 其所具备的实际抗压能力与强度会更低, 即使是在静压状态下, 其稳定系数也容易超出极限值, 由此可见煤矿巷道软岩深部较易处在不稳定临界状态, 为有效改善这一现状我们可采用强化支护合理措施确保深部软岩煤矿巷道处于基本稳定状态。当开挖巷道施工阶段, 由于围岩经受水泥化与风化侵袭, 其强度会继续不断下降, 而围岩稳定系数则会持续提升, 令巷道陷入极不稳定状况之中, 因此在该类边缘状态其必然会受到破坏影响并发生变形。另外在煤矿巷道参数设置及结构支护层面来讲也存在一定的不合理性。由此可见破坏巷道支架、导致其失稳的成因还在于围岩强度低于围岩应力, 从而产生了大松动圈工程。再者, 煤矿巷道软岩深部由于吸水膨胀会形成以泥岩为主的岩类状况, 进而令其岩体工程呈现出低强度特征, 易于产生变形膨胀, 该因素也是令煤矿巷道产生破坏变形的成因之一。
依据煤矿巷道软岩深部引发破坏变形的成因我们应科学制定支护策略, 可预留巷道围岩一定变形收敛范围释放高应力, 并采用锚索、锚杆及锚注进行围岩加固, 进而有效提升煤矿巷道工程整体承载效能。同时我们还可采用锚杆加厚托盘, 提升锚杆预紧力并加长锚固, 可采用创新工艺组合喷锚梁网确保巷道处于整体稳定状态, 应用强度较高锚索预应力支护, 强化巷道围岩深部总体承载能力, 应用底角注浆与锚杆有效控制底鼓现象。在综合考量足够巷道变形余量、采用一次高强预应力全断面锚索支护及锚网梁支护基础上, 我们可选择适宜时间展开注浆二次加固。控制锚固长度大于1500mm, 布设两排树脂高强锚杆, 同时于每排布设八根预应力锚索。为提升底板强度, 我们可位于底角增设必要的注浆锚杆, 应用四分焊接管进行制作, 并令其同巷道底板呈现约50°倾角, 选择锚杆孔径在45mm, 同时确保其锚杆孔口同巷道底板距离低于150mm, 锚杆排距可控制在1500mm, 并采用快硬中控水泥药卷以及水泥浆进行孔洞封堵处理, 控制封孔长度高于1m, 采用的注浆浆液应为水玻璃, 控制其水灰比为0.8~1.0, 并控制其注浆压力约为1.0MPa, 一旦巷道两帮或底板产生了严重的渗漏现象我们则可停止进行注浆。在确定支护时间环节对围岩多为含水或破碎的地段我们需要滞后锚索支护及锚喷网一定时间, 可等待15d~20d, 同时我们应对巷道两帮及拱顶、底角采取必要的全断面加固注浆方式, 进而起到巩固围岩、抑制水源产生对锚固范畴中岩石的不良侵害作用。首先我们可对两帮、巷道顶部以及底角实施二次锚注加固处理, 经过矿压实施对煤矿巷道掘进约50d后围岩变形相对稳定的观测。我们可采用直径约22mm的无缝钢管进行注浆锚杆制作, 控制其壁厚月4mm而长度则可为2000mm。在布置锚索插孔及锚杆环节我们可采用直径为42mm的钎头进行打孔, 并控制孔深在1900mm以内。实施完成后我们可位于注浆管之上装设上托盘, 进而令注浆管发挥全长锚固综合作用。
在初次锚网支护及掘进施工环节中我们应严格遵循光面爆破相关要求进行施工, 尽可能降低对巷道拱顶岩层的不良破坏作用, 确保巷道岩体的综合完整性, 做到及时支护, 有效缩短巷道炮后直至永久支护时间。在安装锚杆阶段我们应按照由里至外, 依据快速、中速及慢速科学顺序进行药卷装入, 控制两端锚杆扭矩在200N·m之上, 进而有效提升锚杆预紧力。在施工进程中应确保锚杆符合既定质量标准, 即岩巷中高于80k N, 安装锚杆扭矩后则应上升至150N·m~200N·m, 实施复喷前我们应进行必要的二次紧固, 完成后则可上升至250N·m~300N·m。在铺设钢筋网阶段中我们应遵循对称布置原则, 确保两端钢筋网紧贴岩面, 而后再行沿着巷道进行钢筋梯横向安装, 同时采用螺母与锚杆托盘压住钢筋梯与钢筋网, 同时施加一定水平的预应力。对于掘进进尺间接茬钢筋网部位我们应采用十号铁丝进行连接, 确保钢筋网顶部构成统一整体, 在局部拱顶破碎段, 我们可沿着纵向巷道部分增设钢筋梯, 进而有效提升拱顶整体支护性。
在预应力锚索加固施工中我们应严格对锚索孔角度、排距及深度进行科学控制, 尤其应确保锚索孔深低于设计深度50mm之上, 并令其基本在两排锚杆间与拱顶巷道中。当锚索锚固完成后我们可等待约3 0min时间, 以令锚固强度符合标准, 而后再进行张拉锚索与固定处理, 张拉应控制在设计预应力标准值水平。在检测强锚索相关预应力数量阶段, 在预应力降低或提升20%~30%阶段中我们可对锚索实施二次张拉, 进而降低或提升锚索相应预应力值。当完成一次全断面支护之后, 我们应对底角展开锚注加固, 在底角位置控制其注浆锚杆排距为1500mm、长度在2000mm, 具体的施工工艺应为, 在注浆施工阶段遵循左右、自下而上顺序原则, 对每断面锚杆按照先底角、到两帮再到顶角流程进行科学施工。
总之, 基于巷道软岩深部常常引发破坏变形现象, 我们只有充分了解具体的变形破坏特征、引发成因, 制定科学有效的支护方案、策略, 采取科学施工工艺技术, 才能有效提升煤矿深部巷道综合安全效能、可靠水平, 巩固施工建设效果, 为良好优质的煤矿生产打下坚实基础。
摘要：本文由煤矿巷道软岩深部破坏变形特征及成因入手, 探讨了科学有效的锚注支护策略、支护方案及关键施工工艺, 对提升煤矿巷道施工可靠安全性、创设优质施工建设环境, 科学解决软岩深部巷道支护难题, 创设良好的经济效益与社会效益有重要的实践价值。
关键词：巷道软岩,煤矿,锚注支护
[1] 王强.锚注加固技术在深井软岩巷道中的应用[J].能源技术与管理, 2010 (5) .
[2] 杨文君.浅谈锚网索支护方式及支护效果分析[J].煤矿现代化, 2008 (2) .
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