软岩矿井采区巷道优化设计

王新建

（开滦（集团)有限责任公司东欢坨矿业分公司，河北 唐山063000）

1 引言

随着时代的快速发展，科学技术的不断进步，以往于软岩矿井采区所产生的诸多问题也能够随着科学技术的不断进步而得到一定的解决。巷道在煤矿开采的建设前期，由于各种地理原因导致其在软岩矿井采区建设十分困难，或者建设完之后对整个工程的使用并不理想，所以就要通过对巷道进行优化来满足工程对其的需要。

2 巷道围岩变形破坏特征

巷道围岩本身节理发育程度相对较低，处于一种破碎结构，围岩本身会受到巷道挖掘和采动的影响作用，经常容易出现挤压流动性变形。巷道挖掘之后弹性恢复，弹性恢复过程中由于岩石本身的一些特性导致巷道收缩变形，这个过程中会不停地发生一些膨胀松动的情况，以及弹性恢复的情况，这些情况在一定程度上都会影响巷道的使用，严重时会影响整个煤矿的开采，所以要对巷道进行不断的优化，防止由于本身原因导致对整个工程产生负面影响。

2.1 巷道变形特点

第一，来压迅速，受到原始应力重新分布的影响，在巷道开挖之后围岩会迅速变形，矿压显现剧烈，顶板、地板移动速度出现最高值；第二，流动性相对显著，受到巷道挖掘或者是翻修的影响，在后续的很长一段时间内巷道都会存在一定的不稳定，变形速度将会持续处于一种较高的状态；第三，对应力扰动极为敏感，翻修、卧底、放炮等都会给相对稳定的巷道带来影响，围岩变形将会出现急剧增大的状况。

2.2 矿井巷道失修情况

开滦东欢坨矿自然地质条件在国内外都非常罕见，深井软岩具备高应力、强膨胀的特点。在采动影响作用之下，巷道需要保持频繁的翻修频率，只有这样才能够避免巷道出现瘫痪状态，而一般情况下巷道维护周期仅仅有6 个月左右时间。采区巷道在近十几年的发展过程中在不断地实现优化设计，开滦东欢坨矿针对支护问题以及巷道破坏原因，从微观到宏观对巷道围岩进行分析，井田动力区划等问题展开相应研究和分析工作，在对以上问题进行分析的基础之上可以确定软岩巷道支护的设计原则，并在此基础之上针对不同地质条件、类型巷道支护结构设计等开展针对性的软岩巷道支护设计工作，不断优化支护结构设计、施工、支护。

3 采区巷道位置选层的优化

开滦东欢坨矿井下岩层处于一种非均质状态，其中绝大部分都是极软岩，极难处理，尽量将不含或少含蒙脱石矿物质，较完整、不破碎、单轴饱和抗压强度较高的岩层内部选定为采区主要巷道开凿位置，避免将开凿位置设置在极膨胀、极破碎、极软、强流变的软岩内。如南二采区运输、回风、轨道中巷道选在了煤层底板以下，从2000年3月成巷以来仍保持稳定。

应力集中系数主要指的是巷道围岩中重新分布应力与未开挖前应力的比值，它的主要作用和意义是能够准确反映出围岩应力集中程度。一般来说，在自然应力比值系数不断提升的过程中，各种形状的巷道顶底板应力集中系数会呈现出一种线性增加趋势。自然应力比值系数在构造应力作用下会大于1，在此状态下，巷道顶底板重新分布应力集中程度高，非常容易出现变形或受到破坏。总的来说，软岩巷道剧烈收敛以及底膨出现的根本原因就是构造应力。因此，需要不断调整整个地质构造和煤层的分布以及开采的方位，使主要巷道的方向与这些能够平行。不断地根据整个煤层的结构以及整个地区的地理状态，对巷道进行更改，使巷道能够符合，将煤层以及煤的煤炭资源运出。整个过程中应该使巷道的位置处于应力集中系数最小的地方。通过不断的调节来保证整个巷道的稳定性，使整个巷道能够安全又可靠地为煤炭运输提供一个良好的基础条件。

4 结语

开滦东欢坨矿通过十几年来巷道支护改革和巷道优化设计，使软岩巷道的状态有了很大的改善，截至2004年末，矿井巷道总长度为28091 m，巷道失修长度621 m，严重失修长度233 m，失修率2.211%，严重失修率仅为0.829%，取得了较好的技术成果和经济效果。