对软岩矿井巷道掘进顶板支护的探讨

郭广秋

摘要：在煤矿生产中煤矿的开采尤为常见，但是在开采过程中经常发生意外事故，尤其以软岩矿井巷道顶板所发生的事故最为常见。在顶板的承载能力下，巷道是否能顺利挖掘很重要，所以，文章对软岩矿井巷道的特点和影响因素进行了分析，提出了一些在软岩矿井矿井巷道掘进顶板支护中的常见问题，探讨了软岩矿井巷道掘进顶板支护的有效控制措施，以此来供相关人士交流参考。

关键词：软岩；矿井巷道；掘进；顶板支护

引言:

众所周知,煤炭资源是一种有限的自然资源并且是不可再生的。近年来，由于我国煤炭资源的大量生产使用化的状况，我国煤炭资源的生产使用愈发复杂变得紧张,同时也引起了国家和社会相关的主管部门对于煤炭资源开采企业生产利用技术的高度重视,希望通过借此可以有效提高我国煤炭资源的利用产出率,减少资源浪费。

一、软岩矿井巷道特点和顶板支护问题

(一)软体矿井巷道特点

这里以平凉新安煤业矿井为例,也就是说以平凉新安煤业煤矿为主要研究重点分析的具体理论实例点并进行深入研究、分析、讨论、总结。新安煤业矿井位于甘肃省平凉市崇信县新窑镇，矿井井田面积4.51平方公里，可采储量6360万吨，设计生产能力前期150万吨/年，综合机械化率100%，为国家二级安全生产标准化矿井。其矿区内的岩体施工性质比较软弱并且施工强度都不高,在矿井开采岩体施工的整个过程中非常容易由于岩体施工不当而造成破碎。而矿井岩体性质属于大型软体施工矿井,而且这家矿井的岩石整体施工强度也非常低,整体上的韧性不容乐观。面对平凉新安煤业矿井的实际开采状况,在矿井开采中就必然会因为矿井开采过程难度过大从而导致矿井开采出现各种问题。例如当随着掘进矿井内部挖掘过程深度的不断增加时,深矿井部分的软岩层和巷道等在掘进的开采时经常会直接影响矿井顶板层和支护层的实施,导致矿井施工安全发生问题^[1]，从而直接影响涉及到施工企业的正常社会经济效益,使施工企业利益遭受重大经济损失。

(二)软岩矿井巷道顶板支护的突出问题

第一，软岩灰石矿井施工巷道的外墙围岩在支护施工巷道过程当中会出现强度变形,在这种变形状况下,软岩灰石矿井施工巷道围墙顶板上的支护通常会出现较为严重的变形破坏^[2]。除此之外,再加上在开采过程土壤的开挖过程中对土壤地下水的直接冲击和土壤侵蚀,使得开采土壤结构中的软岩和其他含矿物质在开采土壤中直接遇到地下水之后就会发生土壤膨胀。软岩矿井基层巷道内部顶板基层支护在受到土壤膨胀和外力的双重作用下,就变得不能有效地承受膨胀产生的土地内力和土壤变形的外力影响,进而就可能直接使得软岩矿井基层巷道内部顶板基层支护主体结构内部遭到较为严重的侵蚀破坏。第二、软岩变质矿井的构造巷道沟在构造中,由于周围深层岩体本身已经受到了深层软体岩的变质岩性和深层岩体结构材料的岩性影响,导致周围的深层岩体长期处于一个结构性质与岩体强度不稳定的固体状态。周围岩石的这一特殊性质便会在一定程度上造成软岩矿井的巷道施工中顶板很难做好支护，软岩矿井巷道通常会因为周围岩体的超声波变形而对建筑物产生非常严重的损伤和破坏。特别是对于一些软岩比较集中区域,通常维修多次也都达不到建筑物设计所规定的特殊状态下某一个维度的功能性要求,因此,软岩矿井巷道的屋面顶板维修问题无法完全解决。如果一个软岩矿井巷道屋面的顶板不平整,将会非常容易受到人身与财产安全威胁。在我国煤炭开采生产的过程中,如果由于软岩矿井的巷道顶面不稳定,将会对其造成自己的人身健康和财产安全威胁。在对煤炭的大量开采中,软岩矿井巷道的顶板若是固定得不够稳定,再加上大量开采的地质条件比较软弱等原因,通常就可能会导致顶板上的零块或者掉落等危险情况的发生,从而危及到煤炭大量开采时的通行者和人员。

二、软岩顶板支护及影响因素

（一）时间效应

在一些软岩矿井巷道土层分布比较密集的地方,即便是在软岩矿井巷道的建设和施工中己经做好其中一个巷道的建设,还是有几率对其中一个岩体的均匀度和平衡性产生一定的影响,并且通常都会直接影响至软岩矿井巷道本身原有的土层和地应力均匀度^[3。这样,在下一条软岩矿井巷道进行开挖时,将会引起该巷道的施工期间预应力相互叠加。

（二）岩体的成分及力学性质

软岩岩体的构造在各个方面的轴心耐拉和岩体的最大轴心耐拉强度通常是相对来说都是比较差的,而且在目前我国的煤炭矿井进行石油开采和建筑物的施工时,只要所需要施加的最大荷载和预应力大于或者是超过了对软岩岩体的最大极限耐压和抗拉应变,就有可能会直接造成软岩岩体和巷道的损害。

三、软岩矿井巷道掘进顶板支护控制技术与措施

（一）提升顶板的自承能力

目前最佳爆破技术就是采取眼多枪少炮小等方式^[4]。在进行爆破时所采用的一般都是光面爆破,在进行爆破时应该采用正确的爆破技术和方法,并且在进行爆破时应该对其进行有效的支护，如此,便能够最大程度地确保了软岩周围土层的稳定性和其完整。

（二）注重围岩的让压、释压及支架强度的协调作用

在对软岩煤炭资源的挖掘和建设以及施工管理过程当中,软岩煤层矿井巷道的挖掘和建筑物顶板支护就需要十分关心地注重软岩围岩岩体的让压、释压以及支架部分之间相互配合的稳定性,保证结构部位的强度^]。

四、结束语

总之,软岩体支护的设备和技术仍在不断进步,目前锚喷工艺和锚喷工艺作为一种联合支护的基础结构,已经取得了一个理想的实际应用效果。并且对软岩矿井巷道给予强有力的支护,不仅能够促进巷道内部受到良好的环境保护,确保工作人员的财产和生命安全,还可以帮助自然资源获得有效开采,相关部门和职工都应当引起高度重视。

参考文献：

[1]徐尤松,宛礼平.对软岩矿井巷道掘进顶板支护的探索[J].矿业安全与环保,2009,36(S1):171-172.

[2]王楠.浅析软岩矿井巷道掘进顶板支护技术[J].化工设计通讯,2016,042(004):77-78.

[3]杨记昌.软岩矿井巷道掘进顶板支护研究[J].中外企业家,2013(16):202-202.

[4]杨记昌.软岩矿井巷道掘进顶板支护研究[J].中外企业家,2013,16(6S):202-202.