摘要:在矿井中进行开采活动会引起煤矿中煤层顶部的应力发生变化，随着应力不断发生改变，会逐渐对周围的岩石进行互相作用力，导致周围岩石发生形变，位移变化，当对岩石的应力作用超出岩石的承受范围时，周围岩石会被破坏。为此，应当加强对巷道支护的优化。
关键词：深部地层；巷道支护；优化措施
1. 我国煤矿巷道支护的主要形式
我国的煤矿开采按巷道支护对围岩的作用力不同将巷道支护分为四类：在巷道围岩表面的支护方式、支护力在巷道围岩表面和围岩内部的支护方式、可以提高围岩强度且改善围岩力学性质的支护方式和降低围岩应力改善围岩应力状态的支护方式四种
（1）砌碴支护是我国煤矿巷道中应用较早的支护方式，适合在大型巷道中使用，主要是根据支护力作用在巷道表面的支护为主，主要的支护材料分为料石、现浇混凝土等，但该支护方式支护成本较高，劳动强度较大，无法适应大型围岩的巷道。
（2）棚式支护的支护力主要在围岩内部和外部的支护方式，按照支护材料分为木支护、钢筋混凝土支护等，但木支护已被淘汰，按照断面可以将棚式支护分为梯形、拱形和圆形支护，棚式支护同样是一种被动支护技术，支护时支架无法贴合巷道表面，控制变形能力较差，遇到复杂地质无法满足支护要求，加上棚式支护支护效果差，成本高，逐渐被锚杆支护代替。
（3）锚喷支护发展到目前为止已有50多年历史，锚喷支护可主动加固受风影响的围岩，能充分发挥围岩的自承载力，锚喷支护时煤矿巷道支护的主要支护形式，被广泛应用于煤矿巷道中
（4）注浆加固和复合支护，在破碎巷道中，传统的棚式支护和锚杆支护无法满足支护要求，可以通过围岩注浆的途径进行围岩周围的加固，在破碎岩体内将破碎岩体加固，改善周边围岩受力机构提高自身承载力，可根据不同地质条件选择不同的支护方式；复合支护方式是通过采用两种及以上的支护方式对巷道进行联合支护，复合支护方式可以做到优势互补，更广泛的适用于不同支护方式内。但该支护方式成本和较高，速度慢，无法形成统一，因此需要选择合理的支护方式才能达到预定效果。
2.工程概况
某矿－593m北石门，水平标高为－593m，工作面走向长202m。顶板为石炭系太原群L1-2灰岩，呈现灰色、黑色厚层状，坚硬不易垮落，坚固性系数f=5～6，平均厚10.4m。直接底板为本溪组砂质泥岩，上部为铅灰色豆状或块状，下部为浅灰色，平均厚度为9.15m.
2.1巷道破坏机理
经过对巷道围岩测定分析，影响大巷稳定性的主控因素有3个方面:①巷道围岩软弱。主要表现在巷道埋深大，穿层巷道围岩、岩性差，煤岩体强度低。②地压大。该巷道埋深为593m，岩石容重25kN/m3，自重应力约17.0MPa，受较大地应力影响，造成了巷道局部的非对称变形。③多次翻修造成松动圈逐渐扩大。如果支护让压不够，刚强不足，多次翻修造成松动圈逐渐扩大(该巷道大于3m)，随着时间推移变形压力又迅速增大，新修巷道重新被破坏，并出现屡修屡坏的现象。
2.2维修经验
单纯采用U支或是提高支护刚度投入大、费工、费时，支护效果差。锚网喷支护，单一支护方式无能为力，单一支护方式不能满足软岩巷道的支护，一次成巷达不到预期目的。传统支护一般均采取短掘短支、立即支护、一次成巷的方式。一次支护方式必然使支护体承受巨大的变形压力，同时产生严重的结构性破坏，而丧失进一步承载和可缩性能，或直接影响巷道的正常使用和安全，而不得不经常进行返修。
3.巷道支护优化方案
3.1锚杆支护
锚杆、锚索、中空注浆锚杆与注浆组合锚索组成多层不同深度的支护结构承载区，由浅及深较好地控制了围岩变形，保证了支护效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是注浆组合锚索必须及时施工，否则一次锚网索支护强度满足不了巷道变形速度，易造成变形破坏。注浆组合锚索施工工艺要求较高，安装难度大，特别是注浆工艺操作不熟练易造成废孔。
3.2注浆方式及工艺流程
(1)准备工作。为了使在注浆时防止水泥浆液从围岩壁的孔或者缝隙中流出，所以在注浆前先在巷道内支护体和围岩表面喷射一层高强度水泥浆，从而形成一层保护层，把围岩的表面封闭起来。另外，在喷浆的时候一定要注意保护注浆丝杆的丝口，防止被水泥浆覆盖，而导致螺母无法拴接。在注浆时，要提前计划好风水管的接头位置，注浆机械在移动时要恰好在风水管接头附近，以方便及时地连接。
(2)打眼封孔。在用钻机钻孔时要注意，要尽量不破坏孔口的结构，这是因为钻孔时孔口完好，方便注浆完成后封闭孔口，这是一道比较关键的工序，孔口封闭的好坏决定了注浆工作的成与败。孔不能完全封闭，就会出现漏浆的现象，进而会严重影响注浆的效果。
(3)拌料注浆。本工程的浆液主要是以纯水泥浆为主，其具体成分有水泥、水玻璃、水以一定的比例配置而成，在配装容器中，人工用电动搅拌机进行搅拌，搅拌5min左右后水泥浆成为单液水泥浆时，开泵注浆按定压、定量控制进行注浆作业。整个过程采用全段连续注浆，根据孔分配顺序连续进行灌注工作，在达到孔的最终压力时停止注浆。另外在注浆时要保证“三个最大”，即最大量进浆、浆液最大范围的扩散和最大限度地使浆液填充围岩裂缝空隙。有一些钻孔在开始的水量就大于100m3/h，对这样的钻孔一般采用分段注浆的方法，使水泥浆液穿过构造破碎区或者含水层后，才能达到注浆完成的标准。
(4)注浆监测及效果验证。注浆作业是一项隐蔽性强的工作，注浆过程中后期，要安排专人定时对巷道进行观测，并做好相应的数据记录，如注浆压力、注浆量、渗透范围等参数等，根据这些数据的变化，可以判断注浆后期的变化情况，方便指导以后的工作。
3.3注浆效果验证
通过分析确认，注浆施工达到了预期的要求。对巷道修复后的表面做进一步的观测，经过测量得知，巷道左帮收缩速度最大为2mm/d，平均收缩速度0.13mm/d;顶板下沉速度最大为2mm/d，平均下沉速度0.08mm/d。在此次维修之前巷道左帮收缩速度最大为10mm/d，平均收缩速度0.85mm/d;顶板下沉速度最大为6mm/d，平均下沉速度0.55mm/d。2个月以后，巷道的各项数值基本稳定。6个月内顶底板相对最大移近量为23～42mm、两帮最大移近量为48～63mm、最大底鼓量为18mm。同时提高了巷道的整体稳定性，对巷道正顶、两帮采取注浆加固，使巷道正顶、两帮的松散物质粘结成为一个整体，大大增加了巷道围岩的整体承受荷载的能力。
结束语
综上所述，煤矿企业随着社会经济的发展对巷道支护提出更高的要求，不同的矿区地质条件不同，应该选择合适的支护技术，改变和预防巷道变形，提高巷道的稳定性，引进先进技术，采用锚杆支护或二次支护措施，实行科学合理的支护技术，为有效提升煤矿开采奠定基础，确保井下作业人员的安全，增加煤矿企业的经济效益。
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论文作者:卢龙
论文发表刊物:《防护工程》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/31
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