地质构造对巷道支护的影响研究

地质构造对巷道支护的影响研究

孙大鹏

中国华冶科工集团有限公司第二直属工程处

摘要：在井下的实际生产过程中，掘进中常会遇到不同类型的地质情况，而某些较为特殊的地质构造在一定程度上会对整个矿井的日常生产产生不同程度的影响。而现阶段较为常见的地质类型中，褶皱对井下巷道的支护最为明显，主要原因为：在巷道掘进过程中通常会伴随着较高能量的释放，而当释放的能量值高于某一临界值时将会对矿井的支护工作造成极大的困扰，从而威胁到相关作业人员的人身安全。基于此，在井下巷道的掘进及支护过程中，大范围的锚杆支护并不能起到一定的防护作用，为实现井下安全生产需要根据矿井实际地质情况及时选择相应的支护方案，从而采取更为科学的支护手段以提升矿井生产的安全系数。

关键词：铁矿；地质构造；支护；影响因素；防治措施

中图分类号:TD353

文献标识码:A

引言

井下巷道掘进中时常遇到各类特殊地质构造，这些地质构造往往都会对巷道支护作业造成一定影响。其中，褶曲作为井下常见的地质构造类型，当受到巷道掘进影响时往往会伴生一系列能量释放，从而引发冲击地压等煤岩动力灾害，增强巷道支护难度的同时威胁作业人员安全。根据相关调查统计显示，褶曲构造应力区域内，即使进行大密度的高强度锚杆支护仍会发生变形，鉴于此，针对井下褶曲区域开展应力分布及其对支护影响的研究有助于改善支护方法，提升井下生产作业安全系数。

1地质构造对巷道支护的影响

1.1断层

矿井实际生产过程中，断层属于较为常见的地质构造类型，而断层在一定程度上会对巷道的支护产生不同程度的影响。关于断层，最明显的地质构造改变为顶板的轻微位移或较大范围的位移。在顶板发生位移的过程中，矿体厚度表现出逐渐减小的趋势，伴随着尖灭现象也越来越显著。随着矿井巷道的持续掘进，矿体厚度又呈现出逐渐增大的趋势，最终表现不同程度的断层结构。当发生变形的矿体中间区域出现褶皱时，矿体顶板的变形情况逐渐趋于严重，出现这种情况时会对巷道的支护造成极为严重的威胁。

1.2复合顶板

矿体顶板构造中，常见的顶板构造类型由下而上分别为直接顶、伪顶及老顶。一般情况下，顶板中经常会存在不同形态的薄煤线，而常见的顶板地质构造经常会存在于伪顶与直接顶之间的区域范围内。此外，形成的复合顶板一般由较薄矿体及煤线组合而成，此时，为保证巷道顶板的稳定性，经常需要在巷道的顶板结构中添加一定程度的支护结构，若不进行及时的巷道支护将会对整个矿体顶板的稳定性造成诸多影响。基于此，为实现巷道的良好支护，需要对巷道复合顶板采取较为有效的支护手段。

1.3褶皱

在巷道的支护工作中，对支护工作影响最为显著的是褶皱，处于特殊地质条件的巷道支护过程中经常会出现较为显著的褶皱结构。因此，在矿井巷道的掘进过程中，巷道顶板中存在诸多的挠曲，同时此种地质构造的分布较为广泛，对应的形态结构也较为复杂多变，最终会导致巷道中已经完成支护工作的矿体出现不同程度的变形，严重时会导致出现冒顶等严重事故。综上所述，褶皱构造会对巷道的支护产生极为严重的影响。从工作人员的人身安全方面来看，当巷道中出现较为严重的褶皱地质构造时需要及时进行绕行，同时采取相对较为有效的支护方案以保证巷道掘进工作的安全高效推进。

2地质构造对巷道支护的优化策略

2.1正断层掘进

当铁矿掘进的过程中，断层出现在人们的视野中时，如果矿体顶板突然出现上升趋势，而后冒顶，又或者在掘进的过程中，断层突然出现在视野中而矿体的顶板突然出现下降趋势的话，此时就要注意做好过断层的准备。如果需要掘进的话，尤其要注意防止出现冒进或者其他的风险。值得注意的是，在过断层的过程中尤其要充分利用带网支护，必要时注浆加固，这样才不会使得其在支护的过程中出现塌方。

2.2顶板挠曲构造

一旦遇到挠曲构造，就要对其构造的特别进行全面的观察，之后再全方位地做好预防的工作。如果在整体的过程中出现矿体的倾斜角度不断加大的情况，就应该尤其注意采用锚索钻机来全面探查矿体顶部本身的情况，在这个基础上在做好加密支护的工作。

2.3双层锚网喷带返底拱支护技术的应用

为加快巷道掘进速度满足接续需求，该矿将锚网喷锚梁支护技术拓展进人了原来一直采用复合支护的开拓巷道以及回采巷道开门口支护中，即一次支护锚网喷支护，采用双层}4mm金属网、X18mmX2250mm麻花树脂锚杆，锚杆间排距为(800900mmx(800900)mm，喷浆厚度为70mm}第二层采用}6mm单层网、X18mmx2250mm麻花树脂锚杆，锚杆间排距为(800900)mmx(800900)mm，锚杆与第一层锚杆插花布置，喷浆厚度80mm。在第二层锚网完毕，复喷前施打锚梁，铺设反底拱后复喷至设计厚度。为防止巷道底板见水后底鼓，采取了加做料石底拱的方法。

2.4岩层受力状态检查

在巷道进行开挖之后，其围岩的质点自原先全面的受力情况，就转变成三面的受力，它垂直方向的作用力发生了解除，同时岩层受力的状态也就发生了变化，即双轴的应力慢慢转化为单轴的应力。由于单轴围岩的抗压能力并不是很好，其围岩集中性应力就会在顶板的岩梁位置进行分散分布，如果集中应力太大就会导致岩梁的梁端发生侧向性的变形，且顶板岩石也会受到上端的岩层影响而导致塑性的变形和弯曲等情况。如果岩层的受力状态发生改变，其垂直方向具有侧向变形就会导致岩层出现更加显著的下沉和弯曲，甚至会造成整个顶板发生离层，这就需要对岩层受力状态进行检查，保证其具有良好的安全性。

2.5巷道空间保护状态的确认

在进行煤岩层巷道的掘进中，会对其围岩产生很大的破坏，如果施加在围岩原始的应力超过了其岩石自身具有屈服的强度，则岩体就不可避免的发生塑性的变形，因此在进行巷道掘进开挖前，就需要进行支护安全性的检查。首先就需要对巷道空间保护状态进行确认，在进行巷道的开挖前，其原始应力就会自各方向对岩层产生作用，后产生岩层的质点，保证岩层处在受力平衡的状态。而在进行开挖之后，对围岩产生作用的各种压应力，以外部的荷载介质进行传递，对外部围岩产生反作用，则巷道的围岩位移就得到了抵抗，实现对巷道空间的保护。想要巷道具有良好的保护状态，就需要对其进行状态确认。

2.6架棚支护

近几年来发现，由于其顶梁为平的，受力后很快压弯，失去支护效果。U型钢棚具有强度大、可缩性较好、能较好地适应软岩收敛变形的特点，在锚网喷锚梁支护巷道的加固作业中应用较多，同时也应用于回采工作面临近停采线时的回采准备巷道的加固，为锚网喷锚梁支护进行补充。

结束语

综上所述，为实现矿井的安全高效生产需要进一步提高对巷道支护的重视程度，在支护过程中应当重视对常见地质构造类型的分析及处理，根据实际情况选择较为合理的支护方案。此时，相关作业人员应当对矿井地质构造充分了解，随后设计最为合理的支护方案以实现矿井的安全生产。

参考文献

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