煤矿深部开采软岩巷道支护技术

煤矿深部开采软岩巷道支护技术

冯伟  ,周聪

淮河能源物资采供中心 安徽淮南 232001

摘要：随着我国技术经济的发展，对矿产的消耗量在不断的在增加，煤炭资源也是如此。由于浅层煤炭存在发现早开采容易等特点，这就致使煤炭企业的开采深度在不断的增加，国内某些大型的煤矿其开采深度已经达到了千米以上。我国煤炭矿山在开采深度的不断增加的过程中存在着围岩巷道围岩的不稳定,并伴随着高地应力的存在等等各种因素导致围岩岩性较软，变形破坏严重，巷道的支护问题面临着严峻的挑战。曾经在浅层开采的基础上发展出的针对于浅层巷道的支护方案以及相应的支护参数完全不能满足深井软岩巷道支护的需要,再加之现有的软岩巷道支护理论的不够成熟，这就导致围岩的稳定性无法得到有效的控制，有些巷道在不断翻修的过程中已经完全报废，这就给企业施加了严重的经济负担。因此，如何针对软岩巷道的变形大，支护难来进行围岩控制己经成为现阶段支护技术的首要难题。

关键词：深部开采；软岩；巷道支护

一、研究背景

我国是煤炭生产消费大国，然而浅层煤炭的开采日趋枯竭，开采开始向深部转变，从而深部开采问题也越来越严重。我国煤炭矿山在开采深度的不断增加的过程中，围岩巷道的不稳定，高地应力的存在会引起许多事故的发生，其中一些浅层开采时很难想象到的工程灾害事故都在深部开采时以更频繁强烈的方式出现。在我们国家煤炭开采深度向深部发展的同时，岩性由浅部的硬岩转变为深部的软岩，具有十分突出的软岩特点，巷道的稳定性很难得到控制，支护的难度越来越大，严重影响生产作业环境，影响开采的安全。由于软岩的力学性质比较复杂以及围岩支护的不合理,我国每年针对于深井软岩巷道支护方面的投入十分巨大，因此，为了有一个良好的煤炭生产环境，对深井软岩巷道变形的控制问题的科学深入研究是十分必要的。

顶板支护                                  顶板破碎

二、软岩巷道支护技术的研究现状

随着国内各大矿井的开采深度不断的加深,软岩巷道的支护问题变得日趋突出。目前，软岩的支护技术只有少部分处于工程试验阶段，大多数仍处于经验探索和工程类比阶段。1995年，随着软岩工程专业委员会的成立，并通过专家学者们的不断探索与研究，软岩支护技术和支护理论上均取得了较大的发展，在软岩支护技术方面表现的较为突出。其中以料石暄支护系列技术、锚喷网支护系列技术、钢架支护系列技术、预应力锚索支护系列技术为主并出现各种联合支护，其中以锚喷支护和U型钢可缩性支架应用的较为广泛。

（一）U型钢可缩性支架支护

U型钢可缩性支架的缺点在于钢材的消耗量巨大，支护成本较高，强度低，从而导致支架破坏严重、重复利用率较低。U型钢的可缩性较差，较难适应软岩巷道的大变形。但U型钢可缩性支架的优点也是相当突出的，比如易于实现搭接支护下的让压收缩，并形成的巷道断面具有较规则的几何形状。

（二）砌谴支护

以马蹄形料石暄、料石圆暄以及带底拱的直墙料石暄为主的砌谴支护是从20世纪60年代初期开始形成的，曾经一度在软岩巷道中广泛应用。封闭的砌谴支护优势在于承载力较大,稳定性较强并由于其封闭的成形的特点可以有效的防止底鼓效果，但又恰恰是因为其整体性较强导致刚性较大，很难抵御不均匀施加的地应力，很难适应变形较大的软岩巷道。

（三）卸压支护

卸压法指的是通过人工卸压来降低围岩中的应力大小调整围岩中的应力分布，从而降低围岩对支护结构的损害。根据不同矿山的地应力环境可以选用不同的卸压方式，其中以爆破卸压法、掘巷道卸压法以及凿孔卸压法为主。

（四）锚喷支护

锚杆支护技术距今已有一百多年的发展历史了,是现今地下工程中应用最广泛的新型技术。锚杆支护作用具有许多优点，例如:节约钢材，降低支护成本，减轻劳动强度，改善井下作业环境，能够显著提高巷道支护效果，增加安全度,而且维护费用低，施工轻便。锚杆支护技术得到了较为迅速的发展，Panek、Jacobio 和 T.A.Lang 等一些优秀的国外科学家陆续的提出了悬吊、组合梁和组合拱理论，为锚杆的支护技术的推广起到了重要作用。我国锚杆支护技术是在90年代得到迅速发展的。

全世界煤炭总产量是79亿吨我国是38.7亿吨，煤炭发展的速度已经超过当初国家规划，虽然现在面临着供求不均衡的问题，并不影响煤炭资源仍然在我国能源结构中所占有的主导地位,所以科学深入的研究煤炭开采所面临的问题仍然是未来的发展方向。针对这一难题进行研究，分析老石旦煤矿软岩巷道变形的主要影响因素，提出适合矿区维护深部软岩巷道稳定的支护方案和技术措施，有效解决矿区深部软岩巷道变形大支护难的问题，为煤炭安全高效开采提供技术支撑，具有重要的现实意义和理论价值。

参考文献：

1.谢和平.深部高应力下资源开采与地下工程---机遇与挑战(R)．第175次香山科学会议报告，2012.

2.陈宗基.探讨深部开采面临的主要问题与对策[J.岩石力学与工程学报，2011.

3.范秋雁．世界煤炭储量及其开采现状[叮].地下空间，2008.

4.于学馥，郑颖人.深部巷道围岩控制技术研究[M].北京:煤炭工业出版社，2009.

冯伟，男，1986年1月出生，本科，研究方向：矿业设备及技术研究