松軟巖層支護探析

【摘要】 通過對松軟巖層特點的分析，比較、研究松軟巖層的支護方式，通過實踐，提高了巷道的自承能力和穩(wěn)定性，取得較好的效果。

煤礦在斜巷穿層掘進或遇到松軟巖層，本文通過對松軟巖層支護方式的探析，分析松軟巖層巷道變形特征，改變支護工藝，提高了巷道的自承能力和穩(wěn)定性。

一、松軟巖層

1.1松軟巖層

松軟巖層也稱軟巖，是指軟的頂板巖層、軟的主采煤層和軟的煤層底板巖層，是強度低、空隙率大、膠結(jié)程度差、受構(gòu)造面切割及風(fēng)化影響顯著或含有大量膨脹黏土礦物的松、散、軟、弱巖層。具有易風(fēng)化、怕水和震動等特征，遇水后具有較大的膨脹性、流變性，穩(wěn)定性極差。

1.2軟巖巷道的特征

軟巖巷道最突出的一個特點就是圍巖松動范圍大，巷道變形非常快、變形量大，往往在極短時間內(nèi)產(chǎn)生大量變形致使巷道破壞嚴重。圍巖變形主要有以下特征：

（1）軟巖巷道變形一般呈現(xiàn)蠕變變形三個階段的規(guī)律，并具有明顯的時間效應(yīng)。初期來壓快，變形量大，施工過程中如不加以控制，易造成巖塊冒落和巷道破壞。

（2）軟巖巷道圍巖變形有明顯的空間效應(yīng)。表現(xiàn)為圍巖在距離工作面一倍寬以遠的地方就基本不受掘進工作面的影響；軟巖巷道隨開采深度的增加而增大；在不同應(yīng)力的作用下，巷道變形具有明顯的方向性。

（3）軟巖巷道多表現(xiàn)為巷道四周受壓，具有不對稱性不僅頂板下沉量大，也會產(chǎn)生強烈的底鼓現(xiàn)象，并伴隨著兩幫劇烈位移。

（4）軟巖巷道自穩(wěn)性極差，圍巖變形對應(yīng)力擾動和環(huán)境變化非常敏感。

二、巷道支護形式

2.1錨噴支護

是一種主動支護方式，是以錨桿和混凝土噴層為主要結(jié)構(gòu)的一系列支護形式的總稱，是以錨桿、金屬網(wǎng)、噴射混凝土、鋼帶等組成的聯(lián)合支護形式。錨噴支護能夠和圍巖共同形成一個承載結(jié)構(gòu)，可有效地限制圍巖變形的自由發(fā)展，調(diào)整圍巖的應(yīng)力分布，防止巖體松散墜落。

2.2金屬棚式支護

是采用不同材料支撐井巷空間，使巖層處于穩(wěn)定狀態(tài)的支護形式。金屬棚式支護巷道圍巖不能承載，是以載荷形式作用到支架上，是一種被動支護形式。

三、 軟巖支護探析

由于松軟圍巖的自穩(wěn)時間通常很短，有的頂板一暴露就立即冒落，巷道破壞嚴重，如果采用金屬棚式支護，巷道圍巖應(yīng)力得不到釋壓，支架很快就會被壓壞。

根據(jù)軟巖特點，其支護結(jié)構(gòu)應(yīng)具有“先柔后剛”的特征，一般采取二次支護。一次支護在巷道成形后，先噴速凝混凝土，厚度30-50mm，混凝土以較高的速度射入張開的節(jié)理縫隙，產(chǎn)生如同石墻灰縫一樣的黏結(jié)作用，從而提高巖體的黏結(jié)力和內(nèi)摩擦角，從而提高圍巖的強度，減小圍巖變形能力；同時也防止了因水和風(fēng)化作用造成圍巖的破壞和剝落。

然后打錨桿眼，安設(shè)錨桿掛網(wǎng)，再噴射一層混凝土，將金屬網(wǎng)覆蓋，與圍巖形成緊密的結(jié)合體，這樣既允許了圍巖安全條件的釋壓變形，又控制了因圍巖變形嚴重造成的巷道破壞。

為保證巷道較長時間的穩(wěn)定和服務(wù)期間的安全，應(yīng)當給巷道圍巖提供最終支護強度和剛度，也就是第二次支護。在一次支護巷道圍巖變形穩(wěn)定后，煤礦可根據(jù)實際情況，選用金屬棚架、巷道錨索、巷道鋼筋網(wǎng)殼等第二次支護。二次支護的關(guān)鍵是支護時間，應(yīng)在一次支護巷道圍巖變形穩(wěn)定后進行，一般在圍巖變形速度小于0.05mm/d、變形―時間曲線出現(xiàn)穩(wěn)定平緩拐點之后進行。

對于頂?shù)装迤扑榈拈_拓巷道和重要地段，可進行注漿加固。在錨桿排距之間鉆孔注漿加固兩幫和頂?shù)装褰牵栽黾訃鷰r的整體性，減少巷道收斂值、控制底鼓。試驗結(jié)果表明：注漿段比未注漿段頂?shù)装逡平繙p少59.3%，兩幫移近量減少51.5%，能夠基本控制底鼓。

四、研究實踐

曹莊煤礦在開拓二水平時，遇到砂質(zhì)泥巖，自然抗拉強度為12.8MPa。在支護過程中，采用聯(lián)合支護方式，一次采用錨網(wǎng)噴支護，二次采用注漿加固支護；兩次支護的密切配合，雖然支護工藝復(fù)雜、成本高、成巷速度慢，但巷道保持長期穩(wěn)定性，變形幾乎為零，保證了正常生產(chǎn)，取得良好的效果。

五、結(jié)語

實踐證明，如果僅從施工技術(shù)和工藝方面采取措施，來解決松軟巖層的支護是不可取的。煤礦在施工過程中，巷道布置應(yīng)選在地質(zhì)構(gòu)造簡單、巖性比較堅硬的巖層內(nèi)，主要巷道走向盡量避免與地應(yīng)力方向垂直或大角度相交，盡量避免與斷層、軟弱夾層、節(jié)理方向或小夾角相交；并合理的選擇巷道斷面大小和形狀。在松軟嚴重巖層掘進時，盡量選擇的破巖方法以保持圍巖的整體性、不破壞或少破壞巷道為原則，同時加強底鼓的預(yù)防和底板水治理工作，并開展巷道施工質(zhì)量監(jiān)測。