动压巷道围岩控制研究进展及发展重点

摘 要：随着我国GDP的快速增长，煤炭的需求量不断增加。目前我国大部分矿井巷道为动压软岩巷道。文章分析了动压巷道围岩的显现特征并对目前动压巷道围岩控制研究进展进行探讨，对今后动压软岩巷道围岩控制研究重点及其发展方向提出了见解。

关键词：动压巷道 巷道围岩控制 支护技术

中图分类号：TD353.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（c）-0096-01

1 动压巷道矿压显现特征

动压巷道是指受采动影响的巷道。由于矿井煤层的大面积开采，在采空区周围产生应力集中；开采后残留煤柱的上下方也有应力集中现象，应力集中系数约为原岩应力的3～6倍，因此，动压巷道是受采动集中应力作用下的巷道。动压、软岩巷道围岩变形量一般可达数百毫米，严重时在1000 mm以上，因此，它们是大变形巷道，不稳定巷道。

2 动压巷道围岩控制研究进展

2.1 巷道矿压新理论

侯朝炯、马念杰等提出采准巷道矿压理论，具体包括以下三个方面：

（1）围岩塑性区不均匀的分布。

由于巷道围岩分层性质显著，强度、厚度差别大，采动后支承压力分布不均匀，护巷方式不同等原因，围岩塑性区分布是不均匀的。通过计算分析，提出了层状岩体巷道围岩塑性区的“*型”、“半*型”、“缺上（或缺下）的半*型”分布状态。

（2）围岩不均匀的整体下沉和局部上升。

由于层状矿体大面积开采，在不同护巷方式、不同采动支承压力的影响，形成围岩不均匀的整体下沉和局部上升。

（3）加固巷道帮角控制底鼓，同时控制两帮变形和顶板离层。

巷道底角应力集中，因此，首先从角部开始变形、破坏；两帮下沉引起底鼓在水平应力挤压下底板鼓起。

2.2 ZKD高水速凝矿用新材料应用

（1）性能简介。

这种新型注浆材料的优点是高水灰比，速凝早强且可调，固结体强度高，峰后强度高，塑性好，具有微膨胀，破裂后可再胶结，流动渗透性好，能适应围岩较大的变形，浆液成本较低。

（2）应用

①沿空留巷巷旁充填。

根据切顶高度、围岩应力分布、充填体的稳定性，按煤体极限平衡梁力学模型计算巷道支护阻力，从而确定巷旁充填体强度与宽度。

②巷道围岩注浆加固。

研究了巷道围岩注浆加固机理。对于处于峰后强度的破碎区、塑性区围岩，通过ZKD高水速凝材料注浆加固，充填满裂隙，围岩的残余强度将成倍地增加，显著提高了围岩的稳定性。注浆封闭水源、隔绝空气，有效地减少了围岩风化、破裂。

3 今后动压巷道研究重点及其发展方向

3.1 进一步发展巷道支护技术

动压巷道支护主要使用金属支架与锚杆支护，当前应着重解决以下问题：

（1）关于金属支架。

①刚性与可缩性支架的使用界限。

目前，不少应当使用可缩性支架的巷道仍然大量使用着刚性支架，造成支架大量损坏，支护费用大幅度增加，巷道难以维护。应当从技术、经济上进一步研究两种支架使用范围的界限。

②U型钢可缩性支架的连接件。

它是可缩性支架的关键部件，决定支架的力学性能，特别是承载能力和可缩量。目前大量使用的螺杆夹板式连接件造成支架不可缩，支架及连接件大量损坏，应积极发展双槽型夹板式连接件。

（2）关于锚杆支护。

①进一步发展和完善围岩峰后强度强化理论。

该理论解决了破裂围岩中锚杆的作用机理，并为支护参数确定提供了理论依据。当前理论上需进一步完善，并研究其适用条件，形成一整套确定锚杆支护参数的新方法。

②虽然我国目前较广泛应用了高强度锚杆，但所使用的20MnSi螺纹钢材质强度不高，其屈服强度仅340 Mpa，应尽快研制、使用屈服强度高且保证有足够延伸率的猫杆，使锚杆支护阻力能够满足工程需要。

3.2 研究矿用新型材料

近期发展起来的膏体、似膏体材料是一种性优价廉的矿用新材料，有广泛的应用前景。

这种材料是以破碎的煤矸石、电厂粉煤灰或城镇固体垃圾等作为主料，再配以少量底价胶结料（50～100 kg/m3）而成。它是一种不淅水的、牙膏状稠浆体，固结后强度可达2～15 MPa（随材料组分及胶结量不同而异同），价格低廉。

参考文献

[1] 侯朝炯，马念杰.煤帮极限支承压力的计算分析[D].第四界采场矿压讨论会论文汇编，1987.

[2] 马念杰，侯朝炯.采准巷道矿压理论及应用[M].北京：煤炭工业出版社，1995，10.

[3] 王卫军，朱香辉.深井煤巷底鼓控制原理与工程实践[J].矿业工程研究，2009，10（4）：26-28.

[4] 孙晓明.煤矿软岩巷道耦合支护理论研究及其设计系统开发[D].中国矿业大学，2002.

[5] 何满潮，李春华.锚索关键部位二次支护技术研究及其应用[J].建井技术，2002，23（1）：21-24.