煤矿副斜井围岩结构性加固治理方案及效果评价分析

煤矿副斜井围岩结构性加固治理方案及效果评价分析

李亚鸣

重庆中环建设有限公司 重庆 401120

摘要：随着煤矿开采深度的持续加大，因开采扰动导致的巷道变形问题也日益严重，不仅加大了巷道支护难度，也为煤矿井下生产留下安全隐患。常用的巷道支护技术包括大弧板支护技术、锚杆+锚索+锚网复合支护技术等。由于相关技术设计和应用时缺乏对围岩变形特征分布规律的研究分析，支护设计缺乏针对性，导致实际支护效果不理想。针对此种情况，以煤矿副斜井为研究对象，结合数值仿真模拟实现巷道围岩变形特征仿真，介绍了一种更具针对性的副斜井围岩结构性加固治理方案，该方案具有一定的理论价值和现实价值。

关键词：煤矿；副斜井围岩；结构性加固治理；效果评价

1煤矿副斜井围岩稳定性问题概述

煤矿副斜井是煤矿中常见的一种井型，它在矿井生产中起着重要的作用。然而，副斜井的围岩稳定性问题一直是煤矿生产中的一个难题。副斜井通常位于主要矿井附近，负责通风、运输和排水等辅助工作。由于副斜井的开采和使用频率较低，对其围岩稳定性的研究相对不足。

在煤矿副斜井中，围岩稳定性问题主要表现在地表下沉、围岩开裂、煤岩突水等方面。这些问题不仅会影响副斜井的正常运行，还可能对整个矿井的安全稳定造成影响。因此，煤矿副斜井的围岩稳定性问题亟待解决。

2煤矿副斜井围岩稳定性影响因素分析

2.1地质条件的影响

地质条件是影响煤矿副斜井围岩稳定性的重要因素之一。在煤矿副斜井的开挖过程中，地质构造、岩层性质、岩石稳定性等地质条件直接影响着围岩的稳定性。首先，地质构造对副斜井围岩稳定性有着重要影响。如果煤矿副斜井所处地区地质构造复杂，存在断裂、褶皱等构造破坏现象，那么围岩的稳定性将面临巨大挑战。

2.2开采技术的影响

开采技术的选择是影响煤矿副斜井围岩稳定性的重要因素之一。不同的开采技术会对矿山地质环境造成不同程度的影响，从而影响围岩的稳定性。比如采用传统的爆破法开采容易导致围岩破碎、裂隙增多，从而降低围岩的强度和稳定性；而采用非炸药爆破、液压支架等先进技术进行开采，则可以减少振动、减小破碎区域，有利于围岩的稳定。因此，在选择开采技术时，需要综合考虑煤层地质条件、煤矿规模、周围环境等因素，选择合适的技术，以保证煤矿副斜井围岩的稳定性。

2.3支护方式的影响

支护方式的选择直接影响煤矿副斜井围岩的稳定性。常见的支护方式包括钢支撑、锚索、预应力锚杆等。钢支撑是一种较为简单的支护方式，适用于围岩较强的情况下。锚索可以有效地加固围岩，提高围岩的整体稳定性。而预应力锚杆则是一种较为先进的支护方式，可以通过预应力技术使锚杆产生压应力，进一步提高支护效果。支护方式的选择应根据具体情况进行评估，并结合实际工程要求和经济成本来确定最佳支护方案。

3煤矿副斜井围岩结构性加固治理方案及效果评价

3.1煤矿副斜井工程概况

某煤矿副斜井下段约1200m，坡度为19°，设计断面尺寸为27.78m2，设计标高为-265～600m，实际埋深约700～900m，是三水平运输巷道。副斜井围岩变形段总长度约1100m，围岩岩性以泥岩和砂质泥岩为主，灰岩、煤岩为辅。副斜井区域内无较大涌水情况，但有11处区域出现顶板、两帮以及底板滴水的情况。

煤矿副斜井采用锚杆+网棚联合支护，但在巷道700m区域存在严重巷道变形情况，具体变形表现为顶板两帮浆皮大面积脱落，网棚整体变形，底鼓严重，导致巷道断面最大收缩率达到56.8%，严重影响副斜井基本功能的发挥，并在一定程度上影响到矿井安全生产。

3.2围岩结构性加固治理方案

针对副斜井不同部位的特性，将采取差异化策略来设计独特的加固支撑措施。首先，针对上部区域，我们将采用高强度的Φ19.8mm×6500mm鸟巢锚索，其排距设定为1500mm，并采用独特的三花式布局，每侧配备1根锚索。中部则采用卡缆技术，每根锚索固定两个钢棚，同时在特定的宁津顶角卡缆区域设置锁定棚架，帮部锚索在距底部500mm的区域设置锁棚。所有锚索托盘选用标准尺寸的800mm×36U型钢。在下部，将实施深度卸压，通过设置3000mm×600mm×400mm的卸压槽，间距设为2000mm。混合深度的注浆锚杆设计中，浅部锚杆直径为Φ26mm×1500mm，深部锚杆则为Φ26mm×2500mm，间距为1500mm×2000mm。浅部和深部注浆锚杆的注浆深度分别为2米和4米，分别施加1.5MPa和2.5MPa的压力，使用单一水泥浆液强化。上部区域的围岩保护采用双层喷浆加固，确保喷浆厚度至少为50mm。中部的支撑措施则延续了上部的锁定棚架强化方法，而下部的重点在于实现有效的底部卸压管理，以增强稳定性。这样的定制化策略旨在最大化地适应并稳定不同区域的地质条件。

3.3钢筋网片加固

钢筋网片加固是一种常用的围岩加固方法，通过在煤矿副斜井围岩表面铺设钢筋网片，并使用浆涂剂或螺栓固结等方式将其固定在围岩表面，以增强围岩的整体稳定性。钢筋网片加固可以有效地减少围岩的开裂和破碎，提高围岩的承载能力，降低煤矿开采过程中的安全风险。

在进行钢筋网片加固时，首先需要对围岩表面进行清理和处理，确保围岩表面干净平整。然后在围岩表面铺设钢筋网片，将其固定在围岩表面，并使用浆涂剂或螺栓固结等方式进行加固，确保钢筋网片与围岩表面牢固结合。加固完成后，可以对整体结构进行检测和评估，确保围岩的稳定性达到设计要求。

3.4钢支架支护

在煤矿副斜井围岩稳定性结构性加固治理中，钢支架支护是一种常见且有效的加固措施。钢支架是一种具有较高强度和稳定性的支护结构，可以有效地抵抗围岩的变形和破坏，保障矿井的安全生产。钢支架支护的加固方式主要包括单体支架、组合支架和悬吊支架等形式，具体的选择取决于煤矿副斜井的围岩情况和施工条件。

在进行钢支架支护加固时，首先需要对围岩进行详细的勘察和评估，确定支护的类型和规格。然后根据矿井的实际情况和设计要求进行支架的布置和施工，保证支护结构的稳定性和完整性。此外，还需要对支护结构进行定期检测和维护，及时发现并处理支护结构的损坏和变形现象，确保支护的有效性和可靠性。

3.5加固效果评价分析

在对副斜井实施了强化围岩处理措施之后，底板的最大承受压力显著下滑，从原来的7.94兆帕降低到了3.62兆帕，降幅达到了惊人的54.41%。与此同时，两翼的水平应力也出现了类似的趋势，从9.77兆帕降至7.21兆帕，下降了约26.20%。顶板的最大变形量从299.1毫米减小到189.3毫米，减少了36.71%；底板的最大位移同样显示出明显的下降，从279.6毫米降至139.4毫米，下降幅度高达50.14%。左帮的最大移动量从82.71毫米缩减到62.83毫米，减少了24.04%，而右帮的最大位移变化也同样为24.09%，从83.31毫米降至63.24毫米。综合来看，对副斜井围岩进行结构强化处理后的效果显著，初步证实了该方案在实际应用中的可行性。

结论

综上所述，针对副斜井围岩结构性加固治理，我们可以综合运用注浆技术、锚杆支护技术等多种措施，提高围岩的稳定性和整体性能，确保矿井的安全生产。希望在未来的煤矿开采中，可以更加重视副斜井围岩结构的加固治理工作，保障矿工的安全和矿井的稳定运行。

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