对软岩矿井巷道掘进顶板支护的探索

德辉　李云鹏

【摘 要】软岩矿井巷道掘进顶板支护已成为实现矿井安全生产的重要课题。本文分析了软岩矿井巷道的特征，重点论述软岩巷道施工中需要注意的若干问题和软岩巷道支护方式和结构的选择，并提出了相应的解决措施。在此基拙上分析如何加强对掘进工作面顶板技术的管理，以此来为今后矿井企业实现可持续发展提供一定的参考依据。

【关键词】软岩巷道；掘进；施工；支护技术

引言

随着煤炭资源需求的不断增加，煤矿开采逐渐向地质环境差、矿井深部方向发展，对掘进和支护技术的要求越来越高一些软岩矿井和深井矿，由于地质条件复杂多变，巷道地质条件差和地压非常大，顶板支护非常困难，在巷道掘进过程中，顶板事故频发是此类煤矿安全生产管理工作的重中之重。随着开采深度的增加，软岩矿井巷道掘进顶板支护不仅影响着施工的进度也影响着施工的安全与矿井的经济效益。因此研究如何改进软岩矿井巷道掘进顶板支护的技术方案，对矿井生产与建设具有非常重要的意义。

一、软岩矿井巷道的特征

软岩底层对顶板作用要求较高。为控制软岩矿井巷道掘进顶板支护必须选择具有较强针对性的支护结构，并且针对井下不同的用途、不同地理位置的巷道采取不同的支护方案。比较常见的支护方案有锚网、直墙半圆拱支护形式以及金属支架等。在各种支护方式使用之前濡要通过实验对支护结构进行验证，以此确定是否适用。目前，锚网与加拱形棚相结合的支护形式没有对巷道造成破坏并且此类支护形式具有如下特征。

1、在巷道刚成巷时，由于膨胀力与挤压力造成的软岩变形并不是立即显现出来，而是经过时间的积累，变形逐渐地积累并扩大最终导致矿井塌陷。

2、巷道在其变形的过程中速度极快，几乎没有预防时间。这种变形对于矿井而言危害极大。

3、在过多的膨胀压力的影响下底部受损严重煤层顶底板的围岩受其本身材质的影响容易膨胀而出现移位。再加上支护面巨大的膨胀力，一般而言膨胀力是先产生在底部之后使墙拱变形最后矿井塌陷。

4、在围岩与支架之间难以协调。在进行巷道开挖时，围岩会受到影响。通常为防止围岩发生变化需要具有相应强度和足够柔韧性的支架，而这种强度与柔韧性往往难以协调。

二、 软岩巷道施工中需要注意的若干問题

1、受到爆破震动而出现结构上的微破坏，导致岩体出现变化，在滑移结构面上的移动距离超出最大值的时候，必然会导致岩体结构的解体，而这样的解体一般情况下是不明显的。断层也是松软岩层中最常见的一种地质结构，断层基本上在所有的构造中都会出现，并且类型是比较多的，其活动会通过地层、煤层等构件反映出来。所以在矿井的施工过程当中，会遇到性质多样的断层结构，这些断层破碎的程度不同，其性质不同、类型较多、破碎带大小不一及对围岩的破坏性也不一样，在软岩巷道掘进过程中就会有所反映；再加上断层两端力的作用下，常在断层两旁产生牵引、揉皱、挤压作用，致使煤层突增或压薄，煤层突增处易发生煤层偏冒垮落。

2、煤矿岩体的抗拉强度小，所以在掘进的时候，岩体的抗拉强度实际上是来源于有顶板内的岩体，在岩体暴露面积达到一定程度之后，顶板承受的拉力和岩体的抗拉强度之间不协调，也就是说前者超过了后者，这时候就会出现顶板上的岩石冒落。

3、当巷道回采时，如果采空面积不断的进行扩大，若不及时进行回柱放顶，容易使应力集中于某一部位，必然会导致应力出现集中的情况，使这些地方发生顶板跨落，同时，还容易激发煤层瓦斯，这些都会对工作面的安全施工产生影响。若煤层中存在有夹矸层，在工作面掘进过程中易发生夹矸分层脱落。

4、煤岩结构本身就具有复杂性，过大的膨胀压力使底鼓受损严重煤层伪顶完整性差，强度低，采面推进时极易产生顶板事故。通常典型的三软岩层，即煤层软，底板软，顶板软，所以在巷道掘进及工作面推进过程中，都必须及时进行超前的临时支护，尽量减少围岩的变形破坏。

三、软岩矿井巷道掘进顶板支护的解决措施

1、增强顶板的自身承载力

在解决软岩矿井巷道掘进顶板支护问题中增强顶板的自身承载力非常重要。对于巷道的支护，无论采用哪种支护结构都需要尽最大可能采取光面爆破的方式来进行巷道掘进，使用锚喷的方式进行巷道的支护从而能够使围岩最大限度地保持其稳定性与完整性，控制围岩的稳定性，减少由于外力而造成的岩体的松弛压力赴顶板在自身结构的作用下增强自身的压力承载量让支护与围岩相互配合协同发挥作用。

2、防震动、防风干与水浸湿

岩层风干是由风的吹入而导致的，而岩体也会因此容易吸水膨胀这就造成巷道的变形，所以需要采取相应的防风干措施。防风干的具体做法是在完成巷道挖掘后立即进行封闭从而充分避免风的透进。防震动指的是要尽量避免使用大炮对矿井进行爆破。

3、 合理控制时间

由于软岩巷道围岩变形具有明显的时间效应，因此，围岩的自稳时间一般是比较短的，有些顶板一经暴露，就会出现冒落现象，影响这一现象的因素主要有：

第一，围岩暴露面的形状和范围；第二，岩体的残余强度以及原岩应力。所以，在进行巷道掘进及其支护时，需要充分考虑围岩的自稳时间。

4、最大可能地控制流变

在进行软岩巷道掘进时，一般情况下顶板会比较松软，由于岩体这种特性需要我们最大可能地控制流变，不能不采取保护措施而一味地进行掘进。在这种情况下需要用到“短掘短砌”的方法。在巷道已经掘进一段之后立即对其进行永久性的支护从而充分固定刚性支护结构，防止软岩因流变发生膨胀变形最终破坏巷道。

除了需要进行“短掘短砌”之外还有一点需要注意。在支护结构发生一点破裂失去效果的情况下不能够进行大范围的返修。所以在进行软岩层的作业时，及时封闭掘进的巷道非常重要，及时采取恰当的支护措施，尽最大可能控制流变的发生。在发生流变的情况下，最好采用锚喷技术来进行临时支护从而使巷道变形收敛支护结构和围岩压力相互结合，共同发挥作用。在完成临时支护之后需要找准最佳时间进行永久性的支护从而完成彻底的维护。

5、加强管理

首先，加强采掘工作面的地质探测工作，及时预报地质构造变化，防止地质构造变化引起顶板事故；加强和优化设计，采掘面和巷道布置要有利于顶板管理，要留设足够的煤柱，防止巷道受到破坏；其次，加强和落实安全生产责任制，加强员工安全培训，严格遵守各岗位责任；加强工程质量管理，实行高标准高要求，严格按质量安全标准施工，禁止使用不合格的支护材料，确保掘进巷道的工程质量；最后，加强安全监测与观察，出现异常变化，必须及时汇报，并制定相应的处理措施进行处理，始终保持巷道完好。

结束语

软岩巷道的顶板支护是一项很困难的工作，对支护材料、支护技术和支护方式的要求极高。在实际支护过程中，支护工作是非常复杂的、系统性的工程，应该根据巷道的地质条件，选择合理的支护技术和支护方式，所以对于煤矿企业来说其管理机制要不断的进行完善，工艺要合理，做到事前预防，保证顶板的安全。同时，应加强安全管理，对软岩巷道顶板进行超前控制，实现超前预防，才能减少煤矿的顶板事故的发生。

参考文献：

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