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深部軟巖巷道卸壓技術(shù)應(yīng)用與研究
軟巖可分為地質(zhì)軟巖和工程軟巖兩大類別。地質(zhì)軟巖指強(qiáng)度低、孔隙度大、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性粘土礦物的松、散、軟、弱巖層，該類巖石多為泥巖、頁巖、粉砂巖和泥質(zhì)礦巖，是天然形成的復(fù)雜的地質(zhì)介質(zhì);工程軟巖是指在工程力作用下能產(chǎn)生顯著塑性變形的工程巖體。工程軟巖強(qiáng)調(diào)軟巖所承受的工程力荷載的大小，強(qiáng)調(diào)從軟巖的強(qiáng)度和工程力荷載的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系中分析、把握軟巖的相對(duì)性實(shí)質(zhì)。根據(jù)軟巖特性的差異及產(chǎn)生顯著塑性變形的機(jī)理，軟巖可分為4大類，即膨脹性軟巖、高應(yīng)力軟巖、節(jié)理化軟巖和復(fù)合型軟巖。
摘要：本文結(jié)合煤礦生產(chǎn)實(shí)踐，介紹了深部巷道維護(hù)的新技術(shù)，探討了該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題和相應(yīng)對(duì)策。闡述了在下一步推廣應(yīng)用中，應(yīng)采取的措施及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：深部巷道;采動(dòng)壓力;開幫卸壓
引言
華豐煤礦目前已開拓到海拔-1100m以下，深部巷道面臨高地壓、高采動(dòng)壓力的雙重考驗(yàn)。為了避免采動(dòng)影響范圍內(nèi)的巷道出現(xiàn)大范圍失修，該礦在部分深部巷道試用了“開幫卸壓”技術(shù)。旨在通過不斷摸索及完善，使該技術(shù)不斷趨于成熟，得以在同類型深部礦井中推廣應(yīng)用。
一、“開幫卸壓”技術(shù)的機(jī)理
(1) 華豐煤礦屬于典型的深部軟巖礦井，在深部高地應(yīng)力及軟巖膨脹性作用力的影響下，巷道圍巖內(nèi)部積聚了大量的變形能量。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，單純依靠多種支護(hù)形式的疊加只能暫時(shí)的維護(hù)住巷道，一旦進(jìn)入采動(dòng)壓力影響范圍內(nèi)，就難以為繼;(2)“開幫卸壓”顧名思義，就是通過對(duì)深部失穩(wěn)巷道預(yù)先放炮開幫，放掉承壓圍巖，改變巷道圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，使巷道始終處于零壓狀態(tài)，變靜態(tài)的被動(dòng)承壓為動(dòng)態(tài)的主動(dòng)卸壓。同時(shí)利用深部軟巖的流變性，在一次卸壓后，對(duì)采動(dòng)壓力影響范圍內(nèi)的巷道分段二次、三次進(jìn)行“開幫釋壓”，持續(xù)減壓，直至脫離采動(dòng)影響范圍，巷道圍巖重新恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。
二、試驗(yàn)巷道的選擇
目前，-1100m運(yùn)輸大巷正處于四、六層煤采動(dòng)壓力影響范圍內(nèi)，巷道變形較嚴(yán)重，部分巷道已經(jīng)無法使用。據(jù)此，礦研究決定選取-1100m運(yùn)輸大巷作為試驗(yàn)巷道，應(yīng)用開幫卸壓工藝。-1100m運(yùn)輸大巷平面布置圖見圖1所示。
三、采用的施工方法及支護(hù)設(shè)計(jì)
(1)施工方法。根據(jù)巷道用途、圍巖特性、服務(wù)年限及巷道變形破壞情況，施工時(shí)自兩拱肩向下開幫、落底、整改更換變形的舊U型棚等。采用近三心拱型斷面，整棚換棚采用π型鋼前探梁作臨時(shí)支護(hù)，開幫位置采用初噴30mm混凝土作臨時(shí)支護(hù)，錨網(wǎng)噴支護(hù)作永久支護(hù)。
該巷巷修前，由地質(zhì)測(cè)量部門根據(jù)先前東西兩側(cè)已擴(kuò)修巷道現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，整個(gè)巷修段標(biāo)記出腰線并掛設(shè)施工中線，施工時(shí)嚴(yán)格按中腰線施工。
(2)支護(hù)設(shè)計(jì)。開幫位置采用錨網(wǎng)噴支護(hù)作為永久支護(hù)，錨桿采用MSGLD-335#等強(qiáng)全螺紋錨桿。錨桿規(guī)格為φ22×2400mm，每根錨桿用2塊樹脂藥卷加長(zhǎng)錨固，規(guī)格為MSCK2830、MSZ2850。錨桿間排距為800×800mm(下拱肩處五花布置)。使用冷拔鋼10#黑鐵絲經(jīng)緯金屬網(wǎng)，噴射C20混凝土(水泥、石子、砂子)，噴體總厚度100mm。U型棚原則上繼續(xù)使用原有舊U型棚，個(gè)別變形嚴(yán)重的棚梁棚腿更換。棚之間加裝兩組新式聯(lián)棚器加固。兩拱肩以下不再鋪網(wǎng)，頂部采用鐵背板密背，間距300mm，使用雙股鐵絲固定在U型棚上。
(3)巷道尺寸及施工標(biāo)準(zhǔn)。自拱肩向下開幫卸壓，開幫量由上至下逐漸增加。開至起拱線位置時(shí)，需開至650mm，兩幫開寬量均保持至底板。巷道拱部采用近三心拱型斷面。嚴(yán)格按中腰線施工，卸壓整棚后，中線距南幫棚腿不小于1.2m、距北幫棚腿不小于3.0mm。開幫卸壓支護(hù)斷面圖見圖2所示。
四、施工過程中存在的問題和相應(yīng)對(duì)策
4.1 存在的問題
�、儆捎谠囼�(yàn)巷道正處于四、六層采動(dòng)壓力影響范圍內(nèi)，巷道圍巖破壞程度已經(jīng)非常嚴(yán)重，軟巖流變性表現(xiàn)得尤為突出。單純采用800×800mm 間排距的普通全螺紋錨桿支護(hù)已無法阻止兩幫移近變形;②巷道正頂至兩幫300～800mm范圍內(nèi)，未再放頂。頂部破碎巖石向兩幫擠壓，巷道頂部墜頂，頂梁受力;③原支護(hù)體中使用的經(jīng)緯網(wǎng)及鋼筋網(wǎng)較多，實(shí)際施工過程中，剪網(wǎng)量較大;④試驗(yàn)巷道采動(dòng)壓力影響與四、六層工作面初次來壓、周期來壓步距的關(guān)系需要進(jìn)一步論證，以確定二次、三次卸壓的最佳時(shí)間及范圍。
4.2 采取的相應(yīng)對(duì)策
�、匍_幫卸壓巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)不能一概而論，應(yīng)根據(jù)巷道圍巖破壞情況具體分析。對(duì)圍巖較穩(wěn)定、變形量不大的巷道卸壓間隙可適當(dāng)減少，支護(hù)強(qiáng)度保持現(xiàn)在的水平即可;對(duì)頂板及應(yīng)力集中區(qū)卸壓間隙應(yīng)擴(kuò)大到800mm，一次支護(hù)采用高強(qiáng)錨桿、五花錨桿采用等強(qiáng)錨桿，并在下拱肩加打一根錨索;對(duì)上幫巖石破碎、上拱肩出現(xiàn)巖層抽動(dòng)的巷道，應(yīng)在錨網(wǎng)噴支護(hù)后立即支棚，并對(duì)上拱肩接頂。對(duì)頂板破碎的巷道頂板，還應(yīng)減少裝藥量，并增加節(jié)炮眼數(shù)量。炮后采用局部錨帶網(wǎng)加強(qiáng)支護(hù)，控制住頂板。在動(dòng)態(tài)觀測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)漿皮擠進(jìn)、錨桿斷裂情況時(shí)，及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)支護(hù);②通過對(duì)巷道狀態(tài)的判斷及整修時(shí)的施工資料，對(duì)施工巷道進(jìn)行局部選擇性卸壓。避免增加額外工作量，同時(shí)可以保護(hù)原有支護(hù)體。;③與礦壓觀測(cè)部門聯(lián)系，對(duì)試驗(yàn)巷道建立起完善的礦壓觀測(cè)體系。通過動(dòng)態(tài)觀測(cè)與四、六層工作面來壓分析，確定試驗(yàn)巷道初次來壓及周期來壓時(shí)間，合理安排施工單位進(jìn)行二次、三次卸壓。
參考文獻(xiàn)：
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