科技论坛 ・ｌ２１． 深部回采巷道破碎围岩控制技术研究 刘冰 （黑龙江煤矿安全培训中心，黑龙江哈尔滨１５００２０） 摘要：针对深部回采巷道围岩破碎严重、支护困难等技术难题，以双鸭山矿区某煤矿为例，采用现场调查和理论分析相结合的方 法，分析了巷道围岩破碎原因，在此基础上提出了“巷道顶帮锚注支护＋锚网索补强支护＋及时喷浆＋巷道支护实时质量监控”的巷道围岩 控制对策，工程实践表明：采用该方案的巷道变形得到明显好转，巷道变形量不大，顶底板相对收敛量最大值为１８１ｍｍ，两帮相对收敛量 最大值为１９５ｍｍ，应用效果显著，方案可行，该研究结果对深部回采巷道围岩控制具有重要借鉴意义，具有广泛推广应用价值。 关键词：深部煤巷；围岩控制；支护困难 １概述 随着煤炭资源开采深度的不断增加，我国许多煤矿开采深度已达 到５００ｍ，甚至更深，黑龙江双鸭山矿区亦是如此，该矿区地质构造复 杂，多数矿井开采年限已超过２０ａ，开采深度已达到５００ｍ甚至更深，随 着开采深度的不断增加，巷道矿压显现剧烈程度不断增加，围岩控制难 度也不断增加，如双鸭山矿区某煤矿深部回采巷道出现了围岩破碎严 重、支护困难等现象，严重影响该矿回采巷道正常使用和安全生产。针 对上述问题，需要深入研究深部回采巷道围岩破碎原因及控制对策，以 便为煤矿安全生产提供技术保障Ｄ 。 ２工程概况 图１不同测点两帮 图２不同测点顶底板 相对收敛趋势图 相对收敛趋势图 加固，顶板注浆锚杆长３．０ｍ，间距１．５ｍ，直径３２ｍｍ，顶板布置３根注浆 巷道中间１根垂直顶板，其余２根与顶板成７５。夹角；两帮注浆 该回采巷道为六煤层轨道巷，地表标高＋９０ｍ，井下标高一４２０ｍ，周 锚杆，５ｍ，间距１．６ｍ，直径３２ｍｍ，两帮各布置２根注浆锚杆，都垂直 围无采掘活动，煤层平均倾角１５。，煤层平均厚度２．７ｍ。直接顶为２．６ｍ 锚杆长２．顶板和两帮注浆锚杆布置在同一断面内，注浆锚杆排距为２ｍ，布 泥质粉砂岩，基本顶为５．２ｍ的细砂岩，基本底为２．０ｍ粉细砂互层。顶 巷帮，—个断面共布置７个注浆锚杆。４．１．２注浆 板采用４２０×２２００ｍｍ螺纹钢锚杆、锚索配ｗ钢带联合支护，锚杆间排 置在普通锚杆两排中间位置，－５０／６０型气动注浆泵和气动水泥浆搅拌筒。 距为１２００×ｌＯ００ｍｍ矩形布置，锚索间排距为２０００×２０００ｍｍ矩形布 设备。注浆设备采用ＱＺＢ－５～６．０ＭＰａ。采用双液注浆方式，即水泥浆和水玻璃两种 置。锚索长度为４．０ｍ，问排距２．０×２．Ｏｒｅ。护帮采用ｆ １６ｍｍ树脂铭缃Ｉｊ圭 供风压力为０．注浆材料放在注浆泵的两个料桶中，在压注到煤岩体的过程中混合反 金属网，长度１．６ｍ，间排距８００×ｌＯ００ｍｍ。 应的注浆过程。 ３深部回采巷道围岩破碎原因分析 ４．２锚网索补强支护。巷道采用锚网索补强支护，锚网索布置形式及 根据现场调查和理论分析，深部回采巷道围岩破碎原因可归纳为 参数与原支护方案中相同。 如下四点： ４．３及时喷浆。根据现场调查，巷道围岩风化较严重，要求喷浆封闭 ３．１巷道围岩强度弱化影响。巷道围岩强度弱化影响主要表现为以 时间控制在围岩暴露２４ｈ内完成，喷浆厚度在２０ｒａｍ以上。 下两方面： ４．４巷道支护实时质量监控。在巷道支护施工过程中，进行实时质量 ３．１．１围岩本身强度弱化。该矿六煤层巷道围岩普遍表现出本身强 巷道支护质量执行现行《煤矿安全质量标准化基本要求及评分方 度弱化现象，煤层顶板主要是泥质粉砂岩，易折断脱落，两帮煤体本身 监控， 很松散，加之处在高应力环境中，巷道围岩松散破碎，强度不高。３．１．２地 法》中“掘进”有关要求。５应用效果分析 质构造切割导致围岩弱化。该矿地质构造发育，六煤层大部分处在褶皱 通过现场调查，试验巷道施工—个多月后，巷道表面变形量不明显， 构造区内，断层发育，伴随有大量岩浆岩侵人，小断层有数十条，断层区 在试验巷道中布置了３个监测点，每个测点间隔 域破碎，导致该区域巷道围岩被断层切割严重，节理裂隙发育，围岩强 巷道围岩稳定性较好；２５ｍ，采用十字形布置法观测巷道顶底板和两帮相对收敛量，经过５０ｄ 度普遍降低。 的矿压监测，顶底板相对收敛量最大值为１８１ｍｍ，两帮相对收敛量最大 ３．２高应力影响。高应力的形成主要由以下两种原因： 如图１、２所示，监测到４０多天，巷道变形趋于稳定，巷道 ３．２．１开采深度。随着开采深度增加，六煤层开采深度达５１０ｍ，此时 值为１９５ｍｍ，一一一 安全使用，支护 自重应力较大，根据理 ＿十算可知自重应力达到十几兆帕，产生的矿山 没有出现片帮和破碎现象，目前变形量满足巷道正常、删 压力较大。３．２．２构造应力。新安矿六采区下山区大部分处于褶皱构造 效果比较明显。ｎ ＾ ６结论及建议 区，并且断层较 育，巷道围岩明显受构造应力影响。 通过现场调查、理论分析及工程实践，可得出如下主要结论及建议： ３．３巷道支护形式影响。目前该矿回采巷道几乎都采用锚杆、锚索、 ６．１六煤层回采巷道围岩破碎原因为巷道围岩强度弱化、高应力、巷 钢带、金属网联合支护形式，该支护形式对围岩松散破碎区域支护作用 不大，并且围岩风化严重，缺少喷浆工艺，因此，巷道支护形式对巷道变 道支护形式和巷道支护质量的综合因素。６．２巷道采用“顶帮注浆＋锚网索补强支护＋及时喷浆＋巷道支护 形产生一定影响。 有效控制了巷道围岩变形，根据现场 ３．４巷道支护质量影响。巷道支护质量直接影响巷道支护效果，根 实时质量监控”围岩控制方案后，顶底板相对收敛量最大值为１８１ｍｍ，两帮相对收敛量最 据现场调查，巷道支护质量达不到要求，诸如个别锚杆和锚索支护失 监测结果可知：９５ｍｍ，巷道围岩控制效果比较明显。 效，部分锚杆和锚索预紧力不足，部分金属网不贴帮和顶等，整体来看， 大值为１６－３该研究结果对深部破碎围岩回采巷道控制具有重要借鉴意义。 巷道支护质量不佳，这导致巷道围岩得不到及时有效的控制。 参考文献 ４巷道围岩控制方案 １１宋俊生，丁国利＇ｉ长小强等．破碎软岩巷道变形机理及锚注控制技术研 根据上述回采巷道围岩破碎原因分析，围岩控制应从加固松散破 『山西煤炭２０１ ３４（８１：１３—１６． 碎围岩、加强巷道围岩支护、防止巷道围岩风化和加强巷道支护质量监 究 ．２］余伟健，王卫军，文国华等．深井复合顶板煤巷变形机理及控制对策明． 控人手，结合六煤层回采巷道实际情况，提出巷道围岩控制方案为“巷 『￣０１２，３４（８）：１５０１—１５０８． 道顶帮注浆＋锚网索补强支护＋及时喷浆＋巷道支护实时质量监控”。 岩土工程学４Ｖ［３］耿献文．矿山压力测控技术［Ｍ】．徐州：中国矿业大学出版社，２００２：１２２－ ４１顶帮锚注支护 １２７． ４．１．１注浆锚杆布置形式。采用螺旋注浆锚杆进行巷道顶板和两帮 作者简介：刘冰（１９７２，５一），男，汉族，黑龙江七台河市人，高级职称，本科，主要从事煤矿安全培训工作。