深部破碎岩层巷道支护技术研究

＊贾 升

（山西宁武榆树坡煤业有限公司 山西 036700）

1.深部破碎岩层巷道支护的问题

通过对深层巷道的研究来看，由于受到深部巷道围岩的影响，在深层巷道的周围，会存在一定深度的“破碎圈”。正是由于在巷道深层处存在着一些破碎的岩层，因此，逐渐加大了巷道在支护方面的施工程度，在实际的过程中，使其无法达到正常的施工标准和施工效果。因此，应该采用相应的支护控制技术，削弱破碎圈所带来的影响[1]。

(1)深部巷道围岩的条件

通过对巷道的研究来看，在软岩巷道的周围岩层处，不仅表现为风蚀、高地应力的特征，同时也存在碎裂、松散等特征。

(2)深部破碎岩层巷道支护中的问题

从目前的支护材料现状来看，由于该处岩层埋藏在比较深的巷道内部，因此，在巷道周围的围岩处，都呈现为一种高应力的状态。对深部破碎岩层巷道的支护，是无法实现一次性支护的控制效果的[2]。

对于大部分巷道而言，在应用支护设备时，由于围岩所产生的压力在支护材料所承受的范围之内，因此，对支护材料的破坏强度不大。一般来讲，可以利用一次支护来实现。但是对于深部巷道而言，它的构成阶段有三种，表现不统一，分别是不变形阶段、一次支护变形阶段和二次支护变形阶段。在应用支护设备时，由于围岩所产生的压力远远超过支护材料所承受的范围，因此，对支护材料的破坏强度足够大[3]。一般来讲，不可以利用一次支护来实现。虽然大部分深部巷道都需要经过二次支护，但是，当经历了一次支护后，能够有效提升围岩整体的承载能力，同时，也会使围岩的特性曲线发生相应的变化。越早维护深部巷道围岩，就能使它的特性曲线改变的越早，从而有效提高整体的支护效率。根据巷道围岩的岩性来看，围岩的性质会发生相应的改变，因此，当进行一次支护以后，能使二次支护得到完全控制[4]。

2.现有联合变形控制支护技术及其局限性

近几年来，巷道的联合支护技术被广泛应用。联合支护是通过采用主动支护和被动支护的形式来实现的，例如，注浆和锚网支护联合技术、注浆锚索和锚杆的联合支护等。对于联合支护技术而言，它既能显现出主动支护的种种优势，也能显现出被动支护的种种优势。主动支护的优势在于能从一定程度上提高围岩的稳定性，增强围岩的承受压力，减少围岩的变形程度。联合支护技术能够应用于各种复杂的地质岩层巷道和深部岩层巷道中，在应用的过程中，有着很好的支护效果[5]。

现如今，与传统单一的支护方式相比较，虽然由主动支护和被动支护形成的联合支护技术在支护强度上有所增加，但是。当遇到特殊条件的时候，也会暴露一些缺陷。例如，倘若岩体发生破碎，在实际挖掘的过程中，会出现无法支护的现象[6]。因此，我们需要将联合支护的方式进行重新设计与改进。在本文中，主要用到注浆锚索和锚杆的联合支护。

3.深部破碎岩层巷道支护技术及原理

(1)深部破碎岩层巷道支护技术

在巷道中，存在一些明显的属性，例如，蚀变，风化等。正是由于巷道中这些特性的存在，有效的提升了破碎周围岩层的承受能力，是对深部破碎岩层巷道进行支护前的重要措施。另外，在破碎周围岩层承受能力提高的过程中，还应该阻止破碎周围岩层与空气、水等直接接触。阻止接触的主要措施是，通过使用锚杆和金属网进行联合支护，并在巷道的测帮和顶板上面的部分喷混凝土。通过采用联合支护和外喷混凝土的形式，能够有效提高破碎周围岩层的承受范围，有效避免巷道中破碎的岩体发生垮落。在支护的过程中，有效提高了巷道表面的整体性，改变了周围岩层的受力状态，提高了锚杆支护的挤压力[7]。

在深部破碎岩层巷道中，周围的岩层一直处于高应力的状态下，因此，并不能仅依靠一次支护来实现岩层的控制。但是，当进行了一次支护以后，巷道深部周围的岩层会发生很大程度的变形，周围岩层的岩性也会发生改变，这时，岩层表现为塑性的状态，在这种状态下，围岩的破碎范围会逐渐扩大。因此，当进行一次支护以后，应该等到巷道周围岩层具备稳定的变形程度以后再去进行二次支护。在二次支护的过程中，用到了锚杆锚索联合支护技术。联合支护技术的应用，能够有效提升深部巷道破碎周围岩层的承重能力[8]。另外，在二次支护的过程中，还可以通过利用锚索支护将深部围岩和锚杆支护形成的承载拱进行联系。

图1

(2)深部破碎岩层巷道双承载拱支护原理

进行一次支护和二次支护以后，在深部破碎岩层巷道中会产生双承载圈。双承载圈的原理是通过锚杆的支护而实现承载的过程。在承载圈内部，存在一次力源，应该对一次力源进行锚杆支护。当然，由于一次承载圈的限制，会使二次承载圈受到一定的变形影响，完全避免了深部破碎岩层会发生二次破坏。另外，在支护的过程中，应用锚杆锚索支护技术也需要一些参数来衡量，可以根据深部破碎岩层巷道的地应力来进行测试。

4.深部破碎岩层巷道支护方案

在深部破碎岩层巷道的支护方案设计上，主要是根据模拟测试和研究来进行分析与设计的。倘若没有对巷道进行支护，就会对巷道围岩造成十分严重的破坏。因此，在实际过程中，可以通过模拟测试和研究来进行分析，这样能更有效的进行一次支护和二次支护。通过模拟测试和研究，能够比较深部巷道的围岩应力和破坏变形程度[9]。例如，为了提高巷道的承受能力，可以使用锚网和喷浆的方式，为了强化承载圈，可以使用注浆锚索和锚杆的联合支护技术。

(1)掘进与支护难度分析

在掘进深部巷道的过程中，所采用的工具是综掘机。在巷道内部，会产生剧烈变化的矿压，导致巷道顶板发生离层和塌落现象。在这种情况下，掘进机的施工效率极其低。因此，为了提高掘进的效率，应该对巷道进行支护。主要分为两种形式，一种是临时支护，另一种是永久支护。

①临时支护

对于坚实的煤层而言，临时支护是有效的支护形式。但是，倘若所处的煤层容易发生破碎，那么，则不建议使用临时支护的形式，倘若使用临时支护，会使采空区表现为剧烈的矿压显现，容易使巷道顶板发生离层和破碎现象。

②永久支护

在挖掘的过程中，短时间之内，巷道的顶板很可能会出现破碎和离层的现象。因此，为了实现高效的开采工作，应该提前对巷道进行支护。

(2)锚网索耦合支护

在实际工作的过程中，对于锚杆而言，应该选取合适的长度。长度选取的依据是煤壁和顶板的破坏范围大小。

(3)短掘短支及超前支护

开采深部煤层的过程中，由于顶板压力会发生明显的变化，极易出现离层和破碎的现象，因此，应该采用短掘短支的方式挖掘深部煤层。当综掘机工作时，应该给两侧流出足够的空间，避免两帮的围岩发生破坏。另外，应该注意的是，在掘进深部煤巷时，应该对巷道提前进行支护，进一步强化临时支护[10]。

(4)效果分析

在深部破碎岩层巷道中，采用上述的支护方式能从一定程度上提高巷道的稳定性，有效减少巷道顶部出现离层和破碎的现象，提高掘进工作的效率。另外，在实际挖掘的过程中，应该为现场安装矿压监测系统。通过矿压监测系统监测巷道内部围岩压力的变化，一次来判断支护效果，这样能更有效的进行一次支护和二次支护。

5.结束语

综上所述，在挖掘深部巷道的过程中，仅仅实现一次支护的形式很难控制围岩的变化，还应该进行二次支护。在实际挖掘的过程中，由于现场煤质较为松软，容易发生破碎，对于一般的掘进方法而言，是无法保障巷道的掘进工作的。因此，在进行支护时，我们应该选择科学合理的支护方法和手段，这样才能有效确保深部围岩挖掘的高效性。