煤矿深部岩巷围岩的稳定与支护技术分析

摘 要：文章分析了煤矿深部岩巷围岩稳定和支护的现状，探析了提高煤矿深部岩巷围岩稳定性的支护技术，以供参考。

关键词：煤矿；深部岩巷围岩；稳定与支护技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.046

1 前言

煤炭资源作为一种重要的能源资源，社会需求量巨大，随着煤炭资源的开采，浅部资源逐渐的枯竭，煤炭开采工作逐渐的向深部延伸。随着煤矿开采深度的增加，矿井地质条件越来越恶化，涌水量增加、地应力增大、破碎岩体增多，导致深部岩巷围岩的稳定和支护难度增加，同时还会增加生产成本，如何处理煤矿深部岩巷围岩稳定和支护问题，已经成为困扰众多煤矿企业的难题。因此，文章针对煤矿深部岩巷围岩稳定和支护技术的研究具有非常重要的现实意义。

2 煤矿深部岩巷围岩稳定和支护的现状分析

煤炭自身所处地层之下，随着矿井深度的不断延伸，并且在开挖的过程中会对围岩的稳定性产生一定的影响，必须采用有效的支护技术进行处理。但是，通过对现阶段出现的众多深部围岩支护理论进行研究和分析，这些理论存在许多问题，并不能够准确的揭示深部岩巷围岩变形以及破坏机理，采用的多种支护方式或者技术，也不能够起到有效的支护作用，在深部矿井高地压的作用下，很容易导致巷道出现破坏、变形等问题，甚至导致巷道出现坍塌事故，必须对支护形式进行实时的监控，一旦发现问题进行及时的维护和翻修，但是这样会大幅度的增加支护成本，还会降低煤矿开采进度，影响煤矿企业的采煤量和经济效益。

3 提高煤矿深部岩巷围岩稳定性的支护技术分析

随着煤矿开挖深度的增加，围岩自身的受力状况发生巨大的变化，巷道不同位置围岩的压力状况、应力状况都存在一定的差异，为了保证煤矿深部岩巷围岩的稳定性，应该采取多种支护技术，以此提高围岩自身的承载力和强度，防止围岩出现失稳或者坍塌的现象。

3.1 锚杆支护技术

传统的锚杆支护原理包括加固拱、组合梁、悬吊等原理，笔者通过实际测量和数值计算，对深部岩巷围岩变形的冲击性、扩容性以及流变性等进行分析，然后采用合适的锚杆支护技术进行加固。采用锚杆支护方式，能够有效的提高锚固区围岩的内摩擦角、凝聚力、弹性模量、岩体强度等，例如，对凝聚力的影响可以用公式（1）表示：

公式中φ表示内摩擦角、S表示面积、d表示锚杆的直径、σ表示锚杆屈服强度、n表示锚杆数量、co表示无锚杆凝聚力、c表示有锚杆岩体凝聚力。由公式可以看出，如果围岩的强度相对较低，采用锚杆支护能够有效的提高围岩的强度。通过对围岩裂隙、层理以及节理等本质作用进行研究，采用锚杆的切向力、轴向力进行加固，能够有效的提高不连续面的抗剪强度，避免不连续面出现滑动、离层等问题，以此提高围岩的稳定性和完整性。同时，不同的锚杆布置方式，其支护效果存在一定的差别，在锚固体厚度一定时，锚杆和滑移面保持±22°进行布置，其支护效果最好。

3.2 成套耦合支护技术

根据新奥法原理，为了治理深部岩巷围岩的变形破坏问题，可以采用成套耦合支护技术进行处理，采用锚网喷混凝土支护、锚杆支护等柔性支护方式的过程中，当支护时间合理，能够使围岩变形和支护结构刚度与强度的耦合，有效的限制围岩的变形，显著的提高围岩的强度和自承力，保证深部岩巷围岩的稳定性。但是，在进行软弱围岩工程掘进施工时，围岩的自承时间非常短，如果采用锚杆支护、喷射混凝土支护等方式，不能够及时的提供足够的支护力，对于该种情况，应该采用刚性支撑支护结构，主要是因为刚性支撑支护结构的刚度高、强度大，能够有效的抵抗围岩的变形压力，并且刚性支撑支护结构施工方面、施工速度快，能够在很短的时间内为围岩提供强力、可靠的支护。由此可见，在采用成套耦合支护技术对煤矿深部岩巷围岩支护时，应该确定最佳的支护时机，然后采用合适的支护方式进行支护，以此保证围岩支护效果。如果为柔性支护，围岩压力较小，采用刚度小的柔性支护结构方式，能够有效的降低支护内力和提高支护应变能力；如果为刚性支护，围岩压力较大，或者随着深度的增加，围岩变形过大，应该采用刚度相对较大的刚性支护结构，例如可缩性U型钢架支护形式。

3.3 复合支护技术

深部岩巷围岩的复合支护技术包括以下几个方面：

（1）置换技术，置换支护指的是采用针对性的措施替换岩体中在外力作用下松动的岩石，通常采用混凝土进行置换，然后采用注浆、锚杆支护的方式，形成连续、复合的支护结构，该种支护方式的优点为抗剪强度高、抗压和抗拉能力强，以此提高围岩的稳定性；

（2）强韧封层技术，该种支护结构包括高密度贴岩面的强韧混凝土喷浆层、钢丝绳径骨，能够有效的提高深部围岩的承载能力和强度，进而保证围岩的整体性和稳定性；

（3）预空技术，该种技术的支护原理表现为：在开挖施工时，围岩形成二次应力场平衡状态，并且围岩会产生一定的变形，为了释放围岩压力，可以提前预留一定的空间，然后进行锚固支护。值得注意的是，由于复合支护技术的工序复杂，在支护的过程中应该加强对整个支护过程的监督和控制，及时的围岩进行补强，以此保证岩巷围岩支护的可靠性和稳定性。

4 结束语

综上所述，煤矿深部岩巷围岩在开挖施工的过程中，围岩所受的应力和压力都发生一定的变化，导致围岩处于不稳定状态，威胁开采安全和影响开采进度。为了保证深部岩巷围岩的稳定性和整体性，应该根据煤矿的实际状况采用科学的支护技术或者多种支护技术相结合的方式，提高岩巷围岩的承载力、强度和稳定性，保证开采工作能够顺利、高效的进行，为煤矿企业创造更好的综合效益。

参考文献：

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[2]王建峰，张洪亮.煤矿深部岩巷围岩控制理论与支护技术[J].科技传播，2011（08）：152-153.

[3]马斌，关忠宝.煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策[J].民营科技，2014（05）：62.

作者简介：黄木安（1986-），男，福建漳平人，本科，助理工程师，研究方向：采矿工程。