开掘巷道影响掘进速度的因素及改进方法分析

车广见

平顶山平煤集团十一矿掘进一队 河南平顶山 467000

摘要：在煤矿软岩巷道的施工建设中,其掘进支护技术的应用关系到整个巷道的稳固性,对于保证煤矿开采人员的人身安全具有重要意义。在煤矿软岩巷道掘进支护施工过程中,由于软岩强度低,围岩应力水平较高,岩层中的粘土矿物质会吸水膨胀,使其结构稳定性不同程度受到影响，因而掘进支护施工的重要性显得尤为重要。本文对软岩巷道掘进支护难点施工要点进行了分析，对实际生产工作中的经验进行了总结。

关键词:煤矿；软岩巷道；掘进；支护技术

一、煤矿软岩巷道掘进支护施工

1.1煤矿软岩巷道掘进支护难点

在煤矿软岩巷道掘进支护施工过程中,由于地下岩层的构造特点和地质特性,会给施工带来一定的难度,主要有以下几点:(1)软岩强度低,岩体易破碎,难以确保岩体支护的稳定性。煤矿区域的软岩多为泥岩、砂质泥岩以及炭质泥岩,其强度较低,呈节理发育状态,受力易变形破碎,难以进行支护施工;(2)围岩应力水平较高,使岩层转变为软岩状态。随着煤矿巷道开采深度的增加,巷道集中应力不断加大作用于围岩,使其稳定性降低;

1.2软岩巷道掘进施工要点

具体措施如下:(1)由于软岩巷道围岩变形具有明显的时间效应，因此，围岩的自稳时间一般是比较短的，有些顶板一经暴露，就会出现冒落现象。影响因素主要有：一，围岩暴露面的形状和范围；二，岩体的残余强度以及原岩应力。因此，在进行巷道掘进及其支护时，必须充分考虑围岩的自稳时间,严格掌控施工时间，及时、快速、主动承载;(2)优化巷道布置,在煤矿开采前,必须对周围岩层的种类及分布进行细致的地质勘探,合理设计布置巷道,尽量减小巷道围岩高压力,根据各个岩层的分布位置和地质特性来计算巷道应力大小和方向,避开高应力区;(3)选择合理的支护断面,目前在煤矿软岩巷道的支护断面的施工中普遍会采用拱形、马蹄形两种,需要根据岩层的受力分析和巷道尺寸进行分析选择,尽量提高支护结构的强度,避免多次维修影响煤矿的开采，改善围岩力学性能，发挥自承能力;(4)提高围岩强度,软岩强度低是巷道掘进支护施工的一大难点,在实际施工过程中人们通常会采用锚杆+注浆和锚喷+注浆的方式来形成承载圈对围岩进行联合加固,发挥其自承能力,提高其强度;

二、煤矿软岩巷道掘进支护技术

2.1岩巷掘进技术

随着机械自动化技术的发展,目前煤矿软岩巷道的掘进普遍采用机械作业,以传统的钻爆法为主,主要机械化作业线有气腿式凿岩机配耙斗式(或铲斗式)装岩机、液压钻车配侧卸装岩机以及液压钻车配履带式挖掘装卸机。机械化作业相对于人工掘进而言,工作效率大大提升,降低了人们的工作力度,大大缩短了煤矿巷道的挖掘施工时间。

在煤矿软岩巷道掘进前,需要对巷道的掘进路线、巷道周围岩层特点进行综合分析,根据岩层的强度与稳定性,结合现有施工设备,选择合适的机械设备及掘进方式。主要采用的掘进方式有综掘机掘进与钻爆法掘进,各有优点,其中钻爆法常用于坚硬岩层的掘进,而综掘机掘进其平均速度快,开掘出的巷道外壁光滑利于支护,支护构架与围岩紧紧贴合,其承载力较大。

2.2软岩巷道支护技术

在煤矿软岩巷道的掘进支护施工过程中,通常的施工过程为初次支护、二次支护管理,尽量采取一次支护原则，必须严格按照支护施工规范进行操作,综合分析岩层的受力因素,通过提高岩层强度和自承能力,提高支护结构的稳定性,确保巷道的强度。

目前,煤矿巷道掘进支护施工中主要运用到的支护技术有加固法支护锚杆（索）和注浆；联合法支护锚喷和注浆。深入围岩内部，保持围岩自承能力。

锚注加固支护技术主要用于对已挖掘好的围岩进行喷浆封闭处理,避免其变形或风化,随后将注浆锚杆打入围岩中,进行注浆加固施工,可以改变围岩的结构,提高其承载能力和抗压强度。锚网喷支护技术同样能有效提高岩层的稳定性和承载能力,保证岩体的整体性,在具体施工过程中的具体技术有U型钢锚网喷联合支护技术以及砌碹技术,具有及时有效、紧密性高、柔性好的特点。

三、巷道支护方式选择

下组煤地区上车场及轨道暗斜井巷道施工后，部分出现不同程度的破坏现象，经过分析与研究确定，先对破坏段喷砼封闭，然后经过一段时间应力释放，同时进行矿压观测，根据观测的结果，进行优化二次支护方案，适时进行二次支护，收到较好的支护效果。

1.1锚网喷支护

锚网喷支护利用围岩自身的强度及改善围岩的性状，以达到围岩的稳定。它是一种及时、柔性支护，能控制和适应围岩变形，使用范围广，应用效果好。特点是及时封闭、防止风化、工艺简单。锚网喷支护在郭二庄矿大部分巷道施工中采用。轨道暗斜井锚网喷支护的巷道，第一次支护后，出现不同程度开裂炸皮，喷层脱落等破坏现象。为保证安全，把开裂炸皮砼处理掉后，喷一层50mm砼，通过应力释放，待围岩基本稳定后，进行锚网喷二次支护。经过观察，未发现破坏现象。支护参数：锚杆φ18mm×2100mm，间排距800mm×900mm，喷厚100mm，锚索φ21.8mm×4200mm，间排距1500mm×2700mm，喷射砼标号C20，全断面挂网，金属网规格φ6mm×l500mm×90mm，网格100mm。

1.2锚网喷砼注

联合支护掘进后先进行锚网喷一次支护，再适时进行砼浇筑二次支护。砼支护承载能力大，但初期强度低，让压性能小。解决方法放大掘进断面，为保证设计断面，净断面放大50～100mm。最后在岩石基本稳定后，根据矿压观测结果，适时进行壁后注浆充填。锚网喷砼联合支护在水仓、泵房、变电所等工程实际应用中，取得了较好的效果。

小结：总而言之，煤矿软岩巷道掘进支护是一项复杂的系统工程。在煤矿生产开采期间，伴随煤矿挖掘深度的加深，煤矿巷道对应承载的应力必然不断加强，倘若巷道围岩引发脱落、坍塌等情况，则会进一步使煤矿安全生产面临极大的威胁。鉴于此，相关人员务必要不断钻研研究、总结经验，清楚认识煤矿软岩巷道内涵特征，全面分析煤矿软岩巷道掘进支护中存在的主要问题，强化煤矿软岩巷道掘进支护技术的科学合理应用，积极促进煤矿软岩巷道掘进支护安全有序开展。

参考文献：

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