王宝
[摘 要]煤矿在开采一定深度后，诸应力偶合作用，致使煤岩体发生显著的力学响应，由于埋深增加，仅就煤岩周边垂直应力说来，部分接近或超过其峰值强度，进而使局部煤岩体介质达到塑性屈服限，进入塑性变形。本文对煤矿深部巷道围岩控制行了相关研究和分析。
[关键词]软岩巷道 围岩注浆
中图分类号：S982 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0083-01
一、巷道主要存在两种变形趋态
该变形并随时间增加或遇外界扰动因素作用而加强，将可能出现两种类型变形破坏趋势。一种为缓慢变形破坏趋态，即若干个小失稳的综合或迭加；另一种为突然失稳变形破坏趋态，即大失稳的综合。其二者不同的力学响应，基主导因素是由于应力水平与介质条件不同而不同，二者变形破坏趋态的力学本质是相同的。
二、巷道存在的问题及解决办法
（一）、由于深部开采围岩存在软化现象，岩层比较破碎，破碎松动范围大，持续时间快、长。巷道经常需要进行维修，维修量大，支护成本高40%以上。巷道发生严重变形和破坏的主要原因是围岩存在大量的节理裂隙，降低了围岩的整体性和强度，使围岩处在峰值后的范围内，加剧了围岩裂隙的发育程度，形成的破碎区并向纵深发展，从而形成恶性循环。围岩破坏后由于蠕变特点，使得巷道不断收缩、变形，最终导致支护体失稳。
（二）、一般来说，巷道掘进的第1～2天，变形速度少的5～1Omm，多的达50～1OOmm；变形持续时间一般25～60天，有的长达半年甚至几年以上仍不稳定，特别是巷道底板存在扩容现象，底鼓持续的时间长。
（三）、深部巷道围岩变形量观测与研究在浅部开采条件下，由于所处的地应力水平比较低，工程开挖后，围岩一般不会产生破坏，因此，采用一次支护即可实现工程的稳定性。而深部开采条件下，工程开挖后，在高于工程围岩强度的围压作用下，工程围岩就会产生破坏，此时采用简单的一次支护就不能满足工程稳定性要求，必须采用二次支护或多次支护才能实现工程的稳定性。
（四）、针对以上问题我们对深部矿井围岩控制与巷道支护技术采取了以下做法：
1、根据所施工巷道的用途，在满足使用要求的前提下，在原设计巷道尺寸上帮部增加180mm，顶部增加80mm。考虑到深部矿井围岩收缩、变形，将设計尺寸增大以后，如果巷道变化不大，即使巷道有收缩、变形，仍能满足生产需要，减少了巷道二次维修，节约了二次支护成本。
2、掘进巷道围岩变形规律因地质构造条件，巷道布置位置和人为采掘影响显现不一致，围岩变形量有明显的差异。支护过程中，应对地质构造带进行特殊加固，巷道底板进行锚杆加固。
3、采用合理的软岩巷道支护技术
（1）高强度、大延伸量锚杆支护阻止巷道围岩发生较大变形，高强度锚杆支护可提供较大的支护阻力、控制围破碎区发展、降低塑性区流变速度、可以大大减小围岩变形；大延伸量锚杆允许围岩有一定变形，降低围岩应力、减少锚杆杆体破断、改善巷道维护状况。
（2）增大锚杆预紧力增大锚杆预紧力可防止深部巷道围岩强度弱化、减小围岩塑性区范围、提高深部巷道稳定性。
（3）改善锚索性能目前煤矿锚索使用的钢绞线直径有15.24mm、17.8mm两种，延伸率δS=3.5%，锚索钢绞线直径偏小，强度不够，延伸量更小，当围岩发生较大变形时，难以避免破断失效。通质、增大锚索钢绞线直径，提高锚索钢绞线的延伸量，使锚索适应深部巷道围岩大变形。
（4）围岩注浆由于深部巷道围岩比较破碎，采用围岩注浆加固可明显改善围岩力学参数，充填裂隙，提高岩体强度和锚杆锚固力，并且可以封闭水源、隔绝空气，保护围岩免受风化.注浆材料可选用化学类、水泥类、高水速凝材料等。注浆对象主要是软弱、破碎围岩。
（5）加固帮、角关键部位目前我国巷道支护重视顶板、忽视两帮和底板，顶板锚杆支护强度较大、两帮支护强度较小、底板一般不支护，造成深部巷道两帮及底角破碎区、塑性区很大，大范围的破碎区围岩发生碎涨变形，两帮变形和底鼓十分严重.通过对两帮及底角加强支护、注浆加固，提高两帮及底角破碎区围岩的残余强度和锚杆锚固力，可有效阻止破碎区围岩的碎涨变形，对深部围岩起到支护作用，而且两帮有效支撑顶板，阻止顶板下沉，保持围岩稳定，因此，控制两帮下沉和底角破坏是深部巷道支护的关键。
（6）、合理布置巷道从时间、空间减少采动支承应力对巷道作用的强度和次数，减小围岩应力、减小采动支承应力对巷道围岩破坏；合理设计煤柱尺寸，既要保持煤柱稳定，又要使巷道受到的集中应力尽可能小，将巷道布置在应力降低区内.对于深部巷道来说，采取应力转移、减小浅部围岩应力是减小巷道围岩变形量、保持巷道良好维护状态的重要技术途径。
三、结语
岩石在不同围压下表现出不同的特性，在较低围压下表现为脆性的岩石可以在高围压下转化为延性，岩石破坏时在不同的围压水平上表现出不同的应变值，当岩石发生脆性破坏时，通常没有或仅伴有少量的永久变形或塑性变形，当岩石呈延性破坏时，其永久应变通常较大。这就说明如果浅部低围压下岩石破坏仅有少量永久变形的话，则深部高围压条件下岩石的破坏往往伴随有较大的明显的永久变形。因此，传统的浅部岩体强度破坏准则已无法适用于深部工程岩体，必须建立适合深部“三高一扰动”复杂环境下的深部工程岩体的强度破坏准则。
（1）应力转移降低巷道浅部围岩应力。
（2）采用高预紧力、大延伸量的高强度锚杆、锚索支护系统，强化锚固区围岩强度，提高巷道围岩自身稳定性。
（3）加强巷道两帮、底角支护，提高巷道最薄弱部位（两帮、底角）残余强度、提高巷道围岩的整体稳定性。
（4）应用高水速凝材料注浆加固破碎区，提高破碎围岩的完整性和力学参数。endprint
