深部矿井巷道变形原因分析与巷修方案的选择

刘世阳

【摘 要】本文以淮沪煤电公司丁集煤矿为例介绍了深部矿井巷道失修的破坏形式，深入分析了深部矿井巷道失修的原因，并总结探索出了巷修的支护理念。如有不足之处还请指正。

【关键词】丁集煤矿;巷修;支护

引言

淮沪煤电集团丁集煤矿一水平标高为-826m，随着前期一个高强度集中采区的开采，采动影响造成该地段巷道失修严重，虽经多次翻修，仍有部分巷道处于失修状态;同时，矿井向深部的延伸，受到高地压、高应力的影响，巷道四周围岩所承载的压力随深度增大，从而不断加快巷道的变形速度。如何做好巷道的保护工作，成为了丁集煤矿修护队伍面临的难题。本文就笔者在丁集煤矿修护专业的工作经验，谈一下深部矿井巷道变形原因分析，及巷道修护的方案选择。

1巷道失修破坏形式

1.1原支护为网架支护的巷道

（1）帮部侧压大于顶压的，巷道失修表现为两帮内挤，形成椭圆型尖顶断面，巷道断面宽度缩小幅度增大，达1.0～2.5m，造成运输、行人安全间隙不足。

（2）顶部压力大于帮部的，巷道失修表现为顶部下沉，两肩窝内挤，形成“M”型，接着棚梁断裂，顶部离层增大。

（3）巷道失修表现为棚梁从巷道中间错断，接着两肩窝内挤棚梁错茬，肩窝形成离层。

1.2原支护为锚网喷支护的巷道

（1）巷道失修不严重的表现为顶帮浆皮开裂，剥落，钢筋网漏筋、弯曲变形，甚至大块浆皮连着钢 筋悬吊于巷道顶肩，对行人及生产形成安全隐患。

（2）巷道失修严重的表现为顶板拱顶大幅度下沉，巷道从肩窝处内裂、错断，出现“马鞍型”现象，主要是由顶板下沉变形量超过锚杆（索）允许范围，引起巷道顶板中部下坠，锚杆崩断、Φ21.8mm 锚索崩断，两肩窝内裂，造成巷道支护失效，顶部离层;围岩两帮内挤变形，帮部锚杆随帮位移，10mm厚锚杆托盘崩裂、崩断，底脚墙体内挤伸腿严重，造成断面缩小，挤压风水管路，安全间隙不够[1]。

1.3巷道底鼓严重

因采动影响及高地压，巷道所处底板岩性又较为松软，作用于巷道顶板上的作用力经巷帮传递到底板，从而使巷道底板变形引起底鼓，底鼓一般在300～600mm，部分巷道达600～1500mm以上。

2巷道变形原因分析

通过对巷道变形与破坏机理的综合分析，巷道破坏原因主要有以下几个方面：

（1）巷道围岩性质差。矿井井底车场虽布置在砂岩层位，大巷向采区延伸过程中，围岩主要为泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩，多为泥质胶结，强度较弱，抗风抗水能力差，遇水后易膨胀，崩解，围岩流变显著。

（2）巷道布置集中，埋深大。采区布置两进两回，煤柱35～40m，联巷较多;采区巷道延伸至-930m，埋藏较深，围岩应力、矿压大。

（3）围岩两帮侧压不平衡。受矿井后退式集中开采影响，采动应力集中，采区系统巷道北侧围岩承受压比南侧围岩大很多，给巷道肩窝、帮部施加一个扭力，造成巷道扭曲，肩窝处内裂、错断。

（4）巷道支护形式适应性差，后续加固跟不上。巷道开挖后，围岩立即松动并产生扩展裂隙，原来的支护仅锚网喷，围岩得不到及时加固或加固强度不够，承载侧压和底压能力较弱，造成围岩失稳，致使巷道变形较大。

（5）围岩松动范围大。受采空区动压影响，经深孔TYGD10岩层钻孔探测仪窥视，巷道8m以上的围岩裂隙仍很发育。

（6）部分巷道处于地质构造带。南翼胶带机大巷有一段处在地质异常带中，其巷道围岩以泥岩为主，其岩石破碎呈比鸡蛋小的颗粒状，多为泥质胶结且胶结性差，强度较弱，抗风、水能力差，遇水后易膨胀，崩解，围岩流变显著，致使巷道没有生根层位。

3巷道巷修方案选择

3.1强推锚网喷索主动支护 摒弃网架被动支护

现在井下使用的U型棚多为36U型钢，其材质是Q235钢材，一般承载力约为180～200kN，按500mm棚距计算，每米巷道承载力约为40kN;而井下使用的锚杆，为HRB335钢材，Φ20mm的锚杆屈服力为10.52kN，Φ22mm的锚杆屈服力为12.73kN，5.0m宽巷道每排按14根（Φ20mm）锚杆，每米巷道承载力约为（10×14/0.8）175kN，而Φ22mm的锚索承载力约为35kN。相比而言，锚网索主动支护比网架的被动支护承载力高出4倍多，因此巷修多采用锚网喷索主动支护。

（1）巷修网架支护的巷道，根据其服务工作面情况及其受力变形情况，优先采用锚网喷索支护。

（2）当巷道帮顶压力均很大时，采用锚网喷索支护;巷道变形量仍很大时，采用外锚内架+注浆的复合支护，即先锚网喷索支护，外套架棚，然后再施工锚索并喷注浆支护。

3.2剥离巷道离层 强化支护弱面

对于锚网喷巷道失修形成的浆皮开裂、剥落，钢筋网漏筋、弯曲变形，帮顶离层严重的，选择刷除巷道离层形成的坠兜、帮部伸腿，然后再进行锚网喷支护，最后采用锚索梁或点锚索加注浆强化原支護失效的帮顶，进而有效的控制巷道再次变形。

3.3坚持初喷工艺实施“让压”理念

“让压”的原理： 深部巷道围岩自身存在巨大的变形能，通过一次性高强支护控制巷道变形能有困难，只有在不破坏围岩自身承载强度的基础上，充分释放变形能进行“让压”，最后进行补强支护，实现支护体稳定。在一些巷道扩刷后，因围岩破碎、脱落，易导致锚杆施工失效。应选择先进行初喷，用喷射凝土找平破碎围岩脱落形成的不平整巷道断面，然后施工锚杆，使锚杆可以密贴岩面，有效发挥锚杆的支护作用。在此基础上。加上滞后注浆、滞后锚 索注浆补强等手段，取得较好的效果。

3.4坚持逢修必注

失修的巷道，经采动影响及地压作用，围岩裂隙很发育，经深孔TYGD10岩层钻孔探测仪窥视，巷道围岩裂隙达8m以上。通过注水泥浆，使有裂隙的围岩固结形成整体，有效抵抗应力。坚持 只要巷修就必须注浆充填巷道围岩裂隙的理念，是必要的。

3.5注重底板治理

既要注重帮顶的强化主动支护，更要注重底板的支护。底鼓是巷道变形最早的显现，其根本原因是底板没有支护或支护强度低。巷道的顶、帮、底的支护是巷道整体支护不可或缺的三个方面，三者相互关联，互相影响。巷道掘后顶帮及时支护，形成初期巷道的应力平衡。但底板受水、地应力的综合作用，出现底鼓，由于底鼓的不断增大，巷道初期的应力平衡被打破，带动顶帮变形，顶帮变形进一步加剧 巷道的底鼓，这样互相影响最终导致巷道失稳破坏。因此，必须注重底板治理。底板治理方法主要有底板注浆+地锚索、底板反拱+地锚索等。

参考文献

[1]顾文广，王新等.全封闭锚注联合支护技术在软岩巷道修复中的应用[J].水利采煤与管道运输，2005.（12）：36-37