深部矿井软岩支护的常用支护方法初探

【摘 要】随着采矿技术的进步，矿井的深度越来越大，这一方面增加了开采量，另一方面使得地压增大，软岩巷道的支护工作难度也相应加大。若软岩巷道的支护工作没有落实到位，则会给矿产生产带来安全隐患，并影响矿企的经济效益和社会效益。因此，为了不断更新技术，重视对深部矿井软岩支护工作的开展，本文将以淮北矿业芦岭煤矿为例，从相关概念的界定、影响深部矿井巷道稳定的因素、深部矿井软岩支护常用方法分析、软岩巷道支护中的注意事项等方面详细论述深部矿井软岩支护方法。

【关键词】深部矿井；软岩；巷道；支护技术

淮北矿业芦岭煤矿地处安徽省宿州市，拥有自己的煤炭专用铁路，并与京沪铁路相连，交通运输条件便利，属于华东地区的大型煤矿。长期以来，该煤矿在不断更新采矿技术以提高煤炭产量和质量的基础上，十分重视对深层矿井中软岩巷道的支护工作，将理论与实践相结合，摸索出了一系列行之有效的支护方法，在很大程度上提高了深井采煤的安全性。

1 相关概念的界定

1.1 软岩

软岩是指在特殊的环境中存在的有明显塑性变形的岩石力学介质。一般而言，随着矿井深度的增加，软岩的不稳定性越大，矿井的支护难度也越大，对开采工作造成一定的困扰。

1.2 软岩支护

在矿井开采中，软岩支护是指常规方法以外的特殊岩土工程支护技术。在深井煤矿开采中，软岩支护主要是对巷道采取支护措施，保障采矿的安全。支护技术必须要考虑到软岩容易变形、不稳定等特点，采取针对性的措施。

2 影响深部矿井巷道稳定的因素

保持深部矿井巷道的稳定是采矿活动顺利进行的关键，也是保障采矿人员生命安全的根本。因此，在深部矿井软岩支护技术实施之前，必须从不同的角度出发，分析影响深部矿井巷道稳定的因素。

2.1 围岩强度

在矿井中，围岩是指矿体周围的岩石，围岩的强度对巷道的稳定有重要的作用。当围岩的强度大的情况下，巷道内部岩体所受外部挤压力也相应增大，岩体就相对稳固，不容易发生位移，围岩的稳定性对巷道起到了很好的支撑作用。反之，围岩的支撑作用不够，巷道的不稳定性会增加。因此，在软岩巷道支护工作中，要充分利用围岩的稳定性原理。

2.2 矿井深度

软岩支护一般用于深部矿井中，这是因为矿井越深，岩体的自重应力和构造应力也相应增大。其中，深度的增加使得构造应力难以被释放，给矿山更多的压力，从而影响软岩巷道的稳定程度。因此，软岩的支护工作要从释放构造应力入手，减少其对巷道的影响。

2.3 其它因素

围岩强度和矿井深度是影响巷道稳定的关键因素，但除了这两个因素以外，还应该注意其它的人为和自然因素。首先，要考虑到井下爆破的因素。矿井越深，内部的岩体越复杂，在爆破的过程中越容易产生巨大震动，会改变原岩应力的分布情况，对巷道的稳定性造成破坏。其次，应该考虑到水的作用。巷道围岩的质量直接关系着巷道的稳定性，若巷道中的围岩被水浸泡，则会使围岩坚固性减弱，并出现不同程度的变形。

3 深部矿井软岩支护常用方法分析

对深部矿井软岩巷道的支护是建立在对软岩的本质特征和围岩原岩应力特点的基础之上的，针对具体影响巷道稳定的因素，在长期的实践过程中，形成了一系列支护方法。过去的支护方法主要是利用架棚、U型钢等刚性结构来作相应的支撑，这通常是一种被动式的方法。而软岩巷道的主要问题来源于围岩的变形和膨胀，具有变化性，运用刚性结构支撑无法灵活应对变形和膨胀，支护效果不显著，易造成重复返修的现象。因此，最恰当的方法是通过改变围岩的应力分布而提高其自承能力，这样不仅使支护效果显著，并且减少了人力、物力、财力的浪费。

淮北矿业芦岭煤矿在不断尝试的基础上已基本摒弃了刚性结构进行软岩支护的方法，采用更为安全有效的措施来开展支护工作，主要方法有以下几种。

3.1 可塑性金属U型钢棚支护技术

在深部矿井中，软岩巷道的稳定性不够，会造成顶端下沉严重，会影响底板的形状。而可塑性金属U型钢棚缩放量较大，还可以根据实际情况调整缩放方向，且其支撑能力强。它的这些特性对于巷道支护来说至关重要，既能有效支撑，又能对支撑材料有效回收。

3.2 锚网喷支护技术

锚网喷支护技术的广泛应用是建立在高强锚杆的开发基础上的，该技术的使用离不开喷层、锚杆、钢筋网的作用。其主要作用为：（1）在巷道支护工作中，喷层能及时和围岩相吸，营造干燥的环境，防止围岩出现风化、潮湿等现象。（2）钢筋网的使用可以对喷层起到强有力的保护作用，抵抗弯曲和变形，对围岩的裂缝起到一定的束缚作用。（3）作为三者中的关键部分，锚杆与喷层合理连接能够阻碍破坏力的发挥，抑制围岩变形。另外，锚杆还有预防作用，依据力学原理对尚未变形的围岩进行保护。

3.3 注浆加固技术

注浆加固是在深部矿井巷道中运用较多的支护技术，和其它方法相比较具有更加精细的工序，主要应该从以下几点开展工作。（1）原理和机制。注浆加固主要是通过将不稳固的岩石粘合为整体，增强岩石的聚合力，注浆能够使岩石处于封闭状态，增强其硬度和强度，防止因外力作用而产生风化等。（2）注浆量和时间的选择。对于不同材质的围岩来说，其注浆的接受能力是不同的，所以要注意灌浆量的选择，防止漏浆。对于注浆时间来说，若发生跑浆就要停止，在发育不完全的围岩部分，可以适当延长注浆时间。（3）注浆技术的把握。在注浆加固工作中，要将内容精细化，从打孔到封孔，从注浆到管理清洗都要严格按照标准执行。

3.4 高强锚杆及锚索技术

高强锚杆及锚索技术是对锚杆加固技术的升级。由于围岩的变形力度大，普通锚杆难以承受，其支护效果有待加强，而高强锚杆在性能方面得到了一定的提升，其支撑能力更强。另外，锚索的使用可以将支撑体很好地固定在比较坚硬的岩体上，增强了巷道的稳定性。

4 软岩巷道支护中的注意事项

4.1 综合运用多种支护技术

由于受软岩巷道具体情况的影响，支护工作的开展具有一定的难度，单一的技术无法对巷道实施全方位的保护，因此要综合运用多种支护技术。比如，针对极不稳定巷道的支护，就要综合运用锚网喷技术、锚索技术、注浆技术等，充分发挥每种技术的优势，各个击破，最大限度保障巷道的稳定性。

4.2 落实支护工作中的监测环节

深部矿井软岩巷道的支护中要落实好检测工作，主要包括以下几个方面。第一，要对待支护围岩进行详细测量，包括岩体松散程度、岩石强度、裂缝大小等，以便选择合适的支护技术。第二，施工过程中，监测周围岩体的情况、施工效果等，及时调整施工策略。第三，工程结束后要建立长期监测机制，做好维护工作。

5 结束语

深部矿井软岩支护工作既是重点，又是难点，由于深入到地下，岩体情况更加复杂，需要我们在认真分析导致软岩巷道出现问题的原因的基础上寻找支护方法。为了保证支护的稳定性，应该综合运用锚杆技术、注浆技术、高强锚杆及注浆技术等，充分发挥每种技术的优势，在实践中不断改进支护技术。此外，还要注意施工过程中的监测工作，包括施工前的准备、施工过程中的监测、完工后的长期追踪等。淮北矿业芦岭煤矿在深部矿井软岩支护工作中不断更新技术，对其它矿井的工作起到了示范性效应。

参考文献：

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作者简介：

解明峰（1981年6月-），男，汉族，淮北矿业芦岭煤矿，藉贯：安徽灵璧，助理工程师，研究方向：软岩支护问题。