回采巷道过破碎带支护技术研究

李 佳

(山西煤炭运销集团保安煤业有限公司，山西 阳泉 045000)

0 引言

近年来，随着矿井开采深度的不断增加，煤层结构也逐渐趋于复杂，在巷道的掘进过程中经常会出现断层及陷落柱等特殊地质结构，导致巷道掘进之后的稳定性维护存在较大的难度，巷道稳定性明显减弱，对应的支护难度增加[1]。常见的地质因素中，陷落柱在巷道掘进中最为常见，由于陷落柱周边的煤体结构较为松散、裂隙较发育、易风化，因此，在采掘过程中经常会出现冒顶、顶板裂隙灯情况。同时，伴随着掘进的不断推进，上述这些不安全现象出现的频率也明显增加，对于巷道的正常使用及维护造成极大的威胁，进而影响到整个矿井经济效益的提升。基于此，在矿井巷道的掘进过程中加强对于陷落柱的支护对于整个矿井的安全生产来说具有极其重要的意义。

本文以某矿井回风顺槽过陷落柱区域作为研究对象，分析了目标区域内的巷道围岩特征及相应的支护原则，结合生产实际对其现有的巷道支护方案进行改进，改进之后使用的支护方案为锚网索+锚索+锚喷的联合支护形式，现场验证后效果较为理想，经济效益显著。

1 工程概况

目标矿井目前的主采煤层为3号煤层，煤层平均厚度为4m，工作面走向长度为1800m，回采巷道两侧的断面形状均为矩形，长4m，宽4.5m。目前，工作面常规巷道的支护方式均为锚网索支护，而现场掘进中发现，距离工作面约为300m范围处存在一陷落柱，长150m，宽50m，需要推进的巷道约有50m长度位于陷落柱内。

2 围岩分析及支护原则

2.1 围岩分析

由于陷落柱周边的煤岩结构较为松散，同时随着时间的延长容易出现风化等情况，导致围岩整体稳定性较低，同时强度也相对较低，自身的承载力也相对较小。从陷落柱的岩性来看，陷落柱主要为砂岩结构，连续性较差，整体稳定性相对较低。同时，由于巷道边缘存在多个断层结构，因此在巷道掘进过程中很容易出现应力集中的情况，最终体现在围岩的稳定性及抗压强度降低，严重制约了巷道的支护。

在巷道的掘进过程中，围岩稳定性较差经常会导致出此案冒顶及片帮的现象，此时如果使用普通的支护方案将很难保证支架能够与顶底板有效接触，最终使岩体的局部应力较大进而加剧围岩的变形及破碎。同时，当巷道的支护不均衡时将导致应力集中现象的出现，同时应力的不断一定也会使陷落柱周边的岩石存在更多的裂缝，最终发展为大范围的岩体破坏。

2.2 支护原则

(1)确定陷落柱围岩性质

由于目标工作面陷落柱的范围较大，同时其内部成分较为复杂，其成分的差异在一定程度上将会影响到整个围岩的稳定性及承载力。因此，采取相应的技术手段及时探明陷落柱的岩性组成得出其对应的稳定性对于后续提出有效的支护方案具有极其重要的意义。

(2)高预应力锚杆锚索支护

高预应力锚杆锚索能够有效适应巷道围岩的变形，保证支护设备能够与锚杆锚索最大程度的接触，进而提升整体支护的稳定性，避免出现更为严重的破坏。

(3)锚杆锚索协调支护

在矿井支护过程中，锚杆发挥的作用为提供纵向以及切向的力，以提高整体围岩的抗剪强度。锚索则提供较大的预紧力以锚固更深处的岩层，提升整体的稳定性，从而防止顶板垮落。同时，锚网能够有效控制岩体的破坏，使围岩整体稳定性得到提升，最终达到防止围岩变形的目的。

(4)喷浆处理

当巷道掘进完成之后，首先需要对其表面进行喷浆处理，可以及时全面封闭围岩，从而有效减少围岩的风化程度，并及时支护岩体表面，避免其出现更为严重的变形及破坏。在进行喷浆时可以将混凝土填充至裂隙中，从而起到粘结破碎岩块的作用，最终保证岩体的连续性及稳定性，避免出现应力集中的现象，确保支护能够取得较为理想的效果。此外，当喷浆完成后结束打设锚杆后需要进行二次喷浆，最终起到加强围岩稳定性的目的，改善其现阶段的受力情况，提升整体的稳定性。

(5)掘进影响

在巷道的掘进过程中，由于巷道的爆破将会对整个围岩造成不同程度的影响，甚至会使裂隙的破坏增强，最终造成不可逆转的损害。基于此，在穿过陷落柱的期间，应当尽量避免爆破的次数，最终实现整体的稳定性控制。

3 矿压观测

通过利用改进后的方法完成相应的支护工作后，相关人员对其巷道矿压变化进行了对应的观测。观测结果表明，采用改进后的支护方案后，目标工作面巷道过陷落柱时顶底板的最大移近量为150mm，两帮的最大移近量为140mm。上述参数表明，采用改进后的支护方案能够有效实现巷道围岩稳定性的保护，有效控制围岩变形。

4 结语

(1)矿井巷道的掘进过程中经常会出现不同类型的地质因素进而影响整体的掘进及支护效果。其中，陷落柱作为较为常见的地质结构类型，其围岩整体稳定性相对较差，该区域内经常会出现不同程度的矿井灾害，如冒顶及巷道的破损等，因此，需要在矿井巷道的掘进过程中充分考虑陷落柱的作用已取得最佳的支护效果。

(2)在进行矿井回采巷道的支护时应当增加对于其所处地质环境及围岩支护原则的重视程度，结合目标矿井的实际地质情况，将其原来的回采巷道支护方案改进为目前的锚网索+锚索+喷浆的联合支护模式，经现场试验后发现，整体的支护效果较为理想，有效避免了巷道围岩出现大范围的变形，有效实现了整个矿井的安全高效生产。