深部软岩巷道卸压技术应用与研究

房　博（山东能源新矿集团华丰煤矿,山东　新汶　271413）



深部软岩巷道卸压技术应用与研究

房博
（山东能源新矿集团华丰煤矿,山东新汶271413）

摘 要:本文结合煤矿生产实践，介绍了深部巷道维护的新技术，探讨了该技术在实际应用中存在的问题和相应对策。阐述了在下一步推广应用中，应采取的措施及相关标准。

关键词:深部巷道；开帮卸压；采动压力

0　引言

华丰煤矿目前已开拓到海拔-1100m以下，深部巷道面临高地压、高采动压力的双重考验。为了避免采动影响范围内的巷道出现大范围失修，该矿在部分深部巷道试用了“开帮卸压”技术。旨在通过不断摸索及完善，使该技术不断趋于成熟，得以在同类型深部矿井中推广应用。

1　“开帮卸压”技术的机理

（1） 华丰煤矿属于典型的深部软岩矿井，在深部高地应力及软岩膨胀性作用力的影响下，巷道围岩内部积聚了大量的变形能量。根据以往经验，单纯依靠多种支护形式的叠加只能暂时的维护住巷道，一旦进入采动压力影响范围内，就难以为继；（2）“开帮卸压”顾名思义，就是通过对深部失稳巷道预先放炮开帮，放掉承压围岩，改变巷道围岩的应力状态，使巷道始终处于零压状态，变静态的被动承压为动态的主动卸压。同时利用深部软岩的流变性，在一次卸压后，对采动压力影响范围内的巷道分段二次、三次进行“开帮释压”，持续减压，直至脱离采动影响范围，巷道围岩重新恢复到稳定状态。

2　试验巷道的选择

目前，-1100m运输大巷正处于四、六层煤采动压力影响范围内，巷道变形较严重，部分巷道已经无法使用。据此，矿研究决定选取-1100m运输大巷作为试验巷道，应用开帮卸压工艺。-1100m运输大巷平面布置图见图1所示。

图1　-1100m西大巷平面位置图

3　采用的施工方法及支护设计

（1）施工方法。根据巷道用途、围岩特性、服务年限及巷道变形破坏情况，施工时自两拱肩向下开帮、落底、整改更换变形的旧U型棚等。采用近三心拱型断面，整棚换棚采用π型钢前探梁作临时支护，开帮位置采用初喷30mm混凝土作临时支护，锚网喷支护作永久支护。该巷巷修前，由地质测量部门根据先前东西两侧已扩修巷道现场实测，整个巷修段标记出腰线并挂设施工中线，施工时严格按中腰线施工。

（2）支护设计。开帮位置采用锚网喷支护作为永久支护，锚杆采用MSGLD-335#等强全螺纹锚杆。锚杆规格为φ22×2400mm，每根锚杆用2块树脂药卷加长锚固，规格为MSCK2830、MSZ2850。锚杆间排距为800×800mm（下拱肩处五花布置）。使用冷拔钢10#黑铁丝经纬金属网，喷射C20混凝土（水泥、石子、砂子），喷体总厚度100mm。U型棚原则上继续使用原有旧U型棚，个别变形严重的棚梁棚腿更换。棚之间加装两组新式联棚器加固。两拱肩以下不再铺网，顶部采用铁背板密背，间距300mm，使用双股铁丝固定在U型棚上。

（3）巷道尺寸及施工标准。自拱肩向下开帮卸压，开帮量由上至下逐渐增加。开至起拱线位置时，需开至650mm，两帮开宽量均保持至底板。巷道拱部采用近三心拱型断面。严格按中腰线施工，卸压整棚后，中线距南帮棚腿不小于1.2m、距北帮棚腿不小于3.0mm。开帮卸压支护断面图见图2所示。

图2　 -1100m西大巷开帮卸压支护断面图

4　施工过程中存在的问题和相应对策

4.1存在的问题

①由于试验巷道正处于四、六层采动压力影响范围内，巷道围岩破坏程度已经非常严重，软岩流变性表现得尤为突出。单纯采用800×800mm 间排距的普通全螺纹锚杆支护已无法阻止两帮移近变形；②巷道正顶至两帮300～800mm范围内，未再放顶。顶部破碎岩石向两帮挤压，巷道顶部坠顶，顶梁受力；③原支护体中使用的经纬网及钢筋网较多，实际施工过程中，剪网量较大；④试验巷道采动压力影响与四、六层工作面初次来压、周期来压步距的关系需要进一步论证，以确定二次、三次卸压的最佳时间及范围。

4.2 采取的相应对策

①开帮卸压巷道的支护设计不能一概而论，应根据巷道围岩破坏情况具体分析。对围岩较稳定、变形量不大的巷道卸压间隙可适当减少，支护强度保持现在的水平即可；对顶板及应力集中区卸压间隙应扩大到800mm，一次支护采用高强锚杆、五花锚杆采用等强锚杆，并在下拱肩加打一根锚索；对上帮岩石破碎、上拱肩出现岩层抽动的巷道，应在锚网喷支护后立即支棚，并对上拱肩接顶。对顶板破碎的巷道顶板，还应减少装药量，并增加节炮眼数量。炮后采用局部锚带网加强支护，控制住顶板。在动态观测时，发现浆皮挤进、锚杆断裂情况时，及时补强支护；②通过对巷道状态的判断及整修时的施工资料，对施工巷道进行局部选择性卸压。避免增加额外工作量，同时可以保护原有支护体。；③与矿压观测部门联系，对试验巷道建立起完善的矿压观测体系。通过动态观测与四、六层工作面来压分析，确定试验巷道初次来压及周期来压时间，合理安排施工单位进行二次、三次卸压。

参考文献：

[1]姜福兴.矿山压力与岩层控制[M].北京：煤炭科学出版社出版,2004.

[1]柏建彪.深部软岩巷道支护原理及应用[M].岩石工程学报,2008.

[1]何满潮.中国煤矿软岩巷道工程支护设计及施工指南[M].科学出版社,2004.

作者简介：房博（1986-），男，山东宁阳人，本科，助理工程师，主要从事：煤矿井下巷道掘进管理工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.067