试论采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策

试论采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策

崔鹏宇

山西省长治市武乡县蟠龙镇潞安温庄煤矿掘进二队山西长治046308

摘要：随着我国经济的不断发展，对以煤炭为主的化石能源的需求量不断增加。在采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定与支护是煤炭产业发展的关键，是确保整个工程能够顺利、安全进行的重要因素，本文针对煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策进行了讨论。

关键词：采矿工程；煤矿深部；岩巷围岩稳定与支护

随着我国工业发展对煤矿资源需求的不断增加，煤矿资源的开采深度越来越深入，在开采由浅入深的情况下巷道常常会变形或底鼓，这都大大影响了巷道围岩的稳定性，也给开采工作带来不安全因素围岩的结构面和应力状态是影响围岩稳定性的关键因素。煤矿的逐渐挖深很可能会改变围岩的应力状态，容易导致其产生裂缝，并且裂缝程度逐渐增大，不利于围岩的稳定，破坏了其平衡性，需要对其全方面进行分析和研究。因此，为确保采矿工程中煤矿深部岩巷围岩稳定性需加强其支护工作，科学合理进行研究，有原则性地采取有效措施，确保工程能够顺利、安全进行。

1深部巷道围岩稳定的影响因素

1.1外部环境。

巷道掘进开挖影响。在巷道刚开掘时，由于原岩应力平衡状态被突然打破，原来由巷道掘进断面轮廓内岩石支撑的岩层压力转加给巷道围岩，巷道周边径向应力减小，围岩产生切向应力集中。深部原岩应力因应力集中产生的巨大应力，与巷道周边处于单向或近似双向应力状态的巷道围岩强度之间的极大反差，容易使巷道周边的围岩遭到破坏，应力向巷道深部转移，远离巷道周边围岩应力逐渐变为原岩应力状态。随着时间的推移和巷道围岩应力状态的调整，巷道围岩最终将达到新的应力平衡状态。

开挖支护。进入深部开采后，巷道围岩由浅部的弹性、弹塑性变形向深部的塑性、塑性流变变形发展，巷道围岩变形量增大，变形速率加快。如果开挖后支护不及时、不到位、支护体强度低，不能有效地改善和恢复或部分恢复巷道周边围岩的应力状态，都会造成深部巷道围岩失稳破坏。

1.2地质环境。

巷道围岩稳定性与围岩自身的地质成因及其所处的地质环境关系密切。巷道围岩稳定是岩石强度、岩体的完整性及结构面状态、地下水作用、地温以及地应力状态等共同作用的结果。进入深部开采以后，虽然围岩强度有所提高，但所处的地质条件恶化，矿压增大，在构造活动强烈的地区，残余构造应力大而且岩体工程地质特性较差，增大了巷道稳定的难度。同时由于深度的增加，水头压力增大，围岩体渗透压力增大，岩体强度降低，这些因素造成深部巷道普遍难维护。

2深部巷道围岩稳定控制方法

2.1充分发挥围岩本身的承载力

围岩本身的承载力是决定围岩稳定性的主要因素，在维持其稳定性能的同时应根据尽量发挥其自身的承载力来进行，其支护形式表现为三个方面：全断面支护、可缩性支护、二次支护。其中全断面支护顾名思义是要求能够进行全方面考虑，对煤矿深部岩巷围岩的任何一个断面进行支护工作，由于在支护过程中所承受的荷载力皆是因为岩巷围岩的变形导致的，其变形程度越大，其支护工作力度就越大，因此需要对煤矿深部岩巷围岩进行全方面分析，额外注重关键部位的支护，确保整个支护结构的稳定和强度，促使支护工作能够有效进行。

2.2增强围岩强度

围岩的强度是决定围岩稳定性的关键因素，围岩的强度越强，其稳定性越好，而围岩的强度主要受锚杆影响，主要承担改善遭到破碎的岩巷围岩稳定性的作用。为了增强围岩的强度，在整个支护措施中应重视改善锚杆方面的工作，通过提高锚杆的支护能力，从而加大锚固体的极限力度和残余力度，将其作用发挥到最大化。注浆的工作原理是对注浆区域对空气和水进行隔绝，防止围岩破碎区与空气和水发生反应，从而被腐蚀，主要作用是对碎裂的区域进行加固和支护，进而能够同时改善锚杆及围岩的强度。在平时的开采工作当中，应定时检查围岩已破裂区和新增的破裂区，对关键部位进行反复加固，尤其是在围岩的两帮和底角部位应着重考察，采取注浆或者支护加强措施，改善锚杆和围岩的强度，防止岩巷围岩进一步变形和破碎。

2.3围岩的应力减小

随着煤矿开采的程度加深，围岩的应力会变小，降低了围岩的稳定性，因此需要根据实际情况及时做出调整。若仅仅是对围岩的性质进行单一的支护手段处理，无法阻止巷道围岩的变形，除此以外，同时也伴随着大量的资金投入，其支护成本是相当高的。为了确保经济效益的前提条件，针对围岩应力减小现象应采取可靠、有效的经济措施，可以从围岩应力转移的方向着手，从而改善围岩的稳定性。经过实地考察，相关人员应科学、合理地进行实际分析，选择优良的方案和先进的技术，找准围岩应力的薄弱区进行应力转移工作，从而保障岩巷围岩的稳定性。

3高地应力影响及支护对策

3.1围岩稳定控制与锚杆支护

围岩的稳定性既取决于围岩的完整性和岩体强度，又取决于其所处的应力状态。根据岩石力学试验结果，任何岩石在三向应力状态下的强度高于二向应力状态或单向应力状态下的强度，当围岩处于三向应力状态时，随着侧向压力增大，其峰值强度和残余强度都会得到提高，并且峰值以后的应力-应变曲线由应变软化逐渐向应变硬化过渡，岩石由脆性向延性转化。

3.2围岩稳定控制与锚杆支护

要维护巷道的稳定，首先必须在巷道开挖后尽快恢复和改善围岩的应力状态，将巷道开挖后因二次应力调整形成的二向应力状态恢复到三向应力状态。改善和恢复应力状态的措施越及时，围岩破裂扩展的程度越轻，围岩的完整性保持得越好，围岩越稳定；巷道自由面上的压应力恢复得越高，围岩强度越高，自我承载能力越高，围岩越稳定。这就要求巷道开挖后必须立即支护，而且支护力必须达到足够的量值。以树脂药卷作锚固剂的高强、超高强锚杆支护应属于目前最能符合以上要求的支护形式。

3.3锚杆布置

巷道开挖后，其周围一定范围内的应力场重新分布，形成二次应力场。自由面附近的三个主应力分别与巷道轴线、巷道自由面法线和巷道自由面切线平行。一般情况下，沿巷道自由面切线方向的主应力为最大主应力，不同的锚杆布置方式对围岩支护的效果有很大差别，所以，选择适当的锚杆布置方式对围岩稳定也是至关重要的。

结论：现阶段，对煤矿深度岩层的开采要求深度岩层巷道围岩具有一定的稳定性，这样才能保证煤矿开采工作的顺利进行&对围岩稳定性的控制要在一定的原则基础上进行，需要注重围岩稳定控制中的关键点以及围岩稳定控制支护技术，才能使巷道围岩稳定性有一定保障。

参考文献：

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[2]侯朝炯.煤巷锚杆支护的关键理论与技术[J].矿山压力与顶板管理，2002，19（1）：2～5

[3]赵伟，等.深部岩巷主动支护及围岩稳定性控制技术研究[J].中州煤炭2015，02：49-52