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深部巷道综合治理技术研究 谢克华 贵州林东煤业发展有限责任公司 红林煤矿， 贵州 毕节 5 5 1 5 2 1 摘要 深部开采的巷道通常处于复杂地应力环境中， 巷道变形呈现多样化和复杂化， 尤其是巷道底板为软岩时， 易 引起巷道底鼓以及侧帮问题。本文分析深部巷道底板和侧帮支护方案， 提出局部卧底加锚索注浆的综合治理技术方案。 关键词 深部开采； 巷道变形 ； 矿山压力 ； 支护方案 中图分类号 F 4 0 6 ． 3 ； I I 3 2 7 ． 2 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 8 0 1 5 5 2 0 1 7 1 9 0 0 3 9 0 2 深部矿井由于其特殊的地应力环境， 巷道的 围岩变形明显区别与浅部矿井。巷道周围的褶曲 构造形成的最大水平应力成为影响巷道变形的主 要因素， 严重时岩层积聚的能量会随着巷道的开 挖突然释放， 对巷道以及工作面设备造成严重的 损伤 。此外 ， 近年 来深部矿井 经常遇到的软岩底 板问题， 是引发巷道变形的又一重要因素。巷道 所受的地应力情况和软岩底板底鼓问题是深部巷 道的综合治理技术的关键， 对于有关深部巷道的 加固技术的研究有着重要的意义。 l深部巷道变形原因及机理分析 1 ． 1巷道变形的影响 因素 引起巷道变形的主要因素是地应力和围岩性 质， 有的围岩可能容易遇水软化， 此外， 巷道的断 面形状和支护阻力也对巷道的变形起着重要作 用。地应力是导致巷道围岩变形的基本条件， 由 于深部巷道复杂的地应力环境， 也使深部巷道底 板底鼓及侧壁片帮 的问题比较明显 ， 巷 道围岩岩 石在受到应力时会发生蠕变， 蠕变特性曲线如图 1 所示。岩石的蠕变与其受到的地应力值有关， 当 地应力超过某一临界值时， 蠕变会发生加速的不 稳定蠕变， 而小于此临界值时， 蠕变处于等速的稳 定蠕变期 。 图 1 岩石蠕变 曲线 围岩的水软性在遇含水层威胁时成为影响巷 道围岩变形的又一重要因素， 而在煤矿生产活动 中， 巷道底板会出现积水 ， 普通的岩体都具有一定 的吸水率， 发生吸水软化现象， 在某些矿井的开采 岩层中还含有蒙脱石 、 伊 利石 、 高岭石等膨胀性黏 土矿物， 在遇到水后会发生泥化、 碎裂现象， 尤其 是当底板为黏土性软岩时软化现象更加严重， 随 着软化的发生一旦受到由褶曲构造产生的向上的 应力后会产生底鼓， 严重时会影响到侧帮， 使侧帮 受挤压变形， 给煤矿生产带来安全隐患。 1 ． 2巷道变形的机理 根据不同深部矿井巷道的水文环境、 地应力 状态以及围岩变形的多样化的差异， 通常把巷道 的变形分为物理型、 力学型和复合型， 其中物理型 的变形主要是指遇水软化和遇水膨胀两种， 力学 型的变形是指由于所受地应力的影响以及开挖后 能量释放扰动造成的结果， 受巷道断面结构的影 响， 主要有弹塑性变形型、 扩容型、 弯曲型、 流变型 四种， 复合型就是物理型和力学型的混合结果。 1 ． 3巷道 变形的表现形式 深部巷道变形最为常见的就是底鼓以及附带 的巷帮破裂现象， 其中底鼓现象通常有褶曲型、 直 线型 2种表现形式 ， 如图 2所示。 a褶曲型 b直线型 图 2巷道底鼓的形状 对于巷道变形时发生的巷帮破裂有两种不同 形式， 一种是 由于垂直应力集中造成的巷帮破例 主要体现在巷帮高度的中部， 另一种是指由于底 鼓引发的巷帮开裂， 其在底部时破裂情况最明显， 越往上有减弱趋势。 2深部巷道变形的治理方法 针对深部巷道各种变形 的治理方法主要有四 种 ， 支护加固法 、 卸压法 、 挑顶卧底法 以及联合 支 护。支护加固就是利用锚杆锚索、 注浆、 支架反拱 等对巷道进行主动和被 动支撑 ， 吸收和抵抗 支承 收稿日期 2 o 1 7 0 8一l O 作者f 肖 介 谢克华 1 9 7 2 一 ， 男， 毕业于贵州大学煤矿开采技术专业 ， 现任贵州林东煤业发展有限责任公司红林煤矿生 产技术部部长。 3 9 压力 ， 其中锚杆支护已经成为一种操作 简单、 效果 显著的支护方案， 经常用来配合其他支护方案起 共 同维护巷道的变形 的作用 ； 卸压 法就是通过 一 些人为的挖孔或者松动爆破来控制高应力下的深 部巷道围岩积聚 的能量进行释放 ， 从而达 到卸压 的效果 ， 其特别适用于深部巷道底鼓的现象 ； 挑顶 卧底就是将鼓 出来 的围岩部分进行 切割挖除 ， 只 适用于巷道使用周期比较短的情况， 对于复杂地 应力的深部巷道， 有时候巷道受构造影响发生挠 曲弯折等变形时， 应用此方 法的工作量大 ， 不能从 根本上解决巷道变形问题。对于具体的巷道变形 要根据其周围应力情况、 水文条件以及围岩性质 进行合理的治理 ， 可 以采 用三种治理方 法进行联 合支护。 3巷道底鼓支护击鼓技术研究 3 ． 1支护加 固材料 底鼓治理可 以采用锚注支 护， 通过对 底板注 浆来充填压密岩层 ， 防止其继续破碎 ， 再利用锚索 固定进底板深部 ， 通 过锚杆的作 用与底板深部 的 岩层相互作用， 两种方法共同作用来解决底鼓问 题 ， 所用到的支护材料主要有索体、 托板、 锁具、 锚 固剂 、 止浆塞 、 注浆添加剂等。 3 ． 2支护加 固工 艺 采用锚 注支 护的方 案其 主要 的工 艺 包括 卧 底、 定孔位 、 挖 托梁坑 、 现 场准备 、 钻 孔注 浆锚 索 孔 ， 然后浸水后放入水泥锚固， 插入注浆锚索 。搅 匀水泥锚固剂后等待， 最后封孔， 在继续安装托梁 托盘， 预紧锚索， 检查管路进行注浆， 完成后将设 备清洗干净 。 4结论 通过分析深部巷道的变形原因及机理发现， 岩石蠕变是 由深部矿井 的地应力以及其 围岩 的岩 性所造成的， 在地应力和水软化的共同作用下， 造 成的巷道底鼓现象有褶曲型和直线型两种不同形 式 ， 对巷 帮的挤压变形不 同于浅部矿井巷 道所受 的垂直压力形 成的巷帮变形 ， 可采用锚 索联合注 浆共同作用的形式进行治理 。 参考文献 [ 1 ] 姚裕春． 高水平应力软岩巷道 围岩变形机理研究 及支护对策[ D] ． 西安科技学院， 2 0 0 2 ． [ 2 ] 杨本生， 等． 深井软岩巷道连续 “ 双壳” 治理底鼓 机理与技术[ J ] ． 采矿与安全工程学报， 2 0 1 4 ， 3 1 4 5 8 7 5 9 2 ． [ 3 ] 王振， 等． 锚杆锚索联合支护在软岩巷道中的应用 [ J ] ． 煤炭科学技术， 2 0 1 2， 4 o 8 2 42 7 ． [ 4 ] 杨双锁． 煤矿推进巷道围岩控制理论探讨[ J ] ． 煤 炭学报， 2 0 l 0 ， 1 1 1 8 41 8 5 ． [ 5 ] 汪 占领． 深 部动压软岩巷道底鼓控制技术研究 [ J ] ． 煤炭工程 ， 2 0 1 7 ， 4 9 7 5 5 5 7 ． 责任编辑 陈凌霄 上接第 2 6页 采用磁选尾矿 水 回介质库进 行冲洗 ， 不仅提 升了重介质悬浮液的稳定性， 也降低了磁选机的 处理负荷以及分流量。可以加大同位素密度来监 测重介质密度 ， 其效 果不仅可 以降低 重介质 的损 耗， 还可以增加分选效果。 4降低损耗的管理措施 4 ． 1 洗煤工艺全过程加强人工管理 加大工作人员的培 训力度 ， 使其熟 知洗煤工 艺标准与操作过程 ， 采用奖 罚制度进 一步调动工 作人员的积极性。对于各车间的主要洗煤设备要 有明显的标识， 如现场出现洗煤工作导致的问题， 及时上报并处理 ， 将损失控制在最小范围。 4 ． 2降低介质损耗的管理措施 针对介质消耗， 应创建专业的管理制度， 以专 业管理人员负责介质粉的保管， 并建立介质粉存 放专用库房 ； 运输过程要有专门的通道 ， 防止出现 介质堆放和运输时造成碾压与踩踏， 将高纯度的 介质带入洗煤工艺流程 中， 造成二次污染 ； 选用符 合生产流程的电磁铁进行加料操作， 保证介质粉 损耗不变的情况下 ， 加入介质桶搅拌后 ， 用专用介 质泵排入生产介质桶进入生产。 4 ． 3加强洗煤设备 管理 对洗煤设备需进行全方位的保养与维修， 对 磁选设备介质消耗时应进行 数据分析监 督， 介质 消耗要有专业的标准， 加强介质消耗管理的同时 还应加强介质消耗的监督工作 ， 成立监督部 门， 定 期监督与检查工艺流程， 以介质消耗标准为例衡 量检查结果。依照原煤的煤泥含量进行分类， 不 同种类的原材料采用相对应的操作方法。工艺流 程的控制中， 需重点维护分流量的稳定， 确保煤泥 水入洗均衡的状态， 从而达到水系统的正常循环； 有效增加浮选抽 出率 ， 严密控 制化药环节 的化 药 管理 ， 控制好浓缩机的清水层 ， 要能够确保清水洗 煤可以发挥最大的作用。 5结 语 介质损耗在洗煤工艺中有着各种各样的影响 因素， 为了提升煤炭质量， 降低介质损耗， 应 当结 合洗煤厂的实际情况 ， 综合分析和试验 ， 选择符合 需要的介质损耗管理方案， 并完善洗煤技术 ， 制定 详细的技术方案和管理方案 。 参考文献 [ 1 ] 李亚蓉． 重介质洗煤 P L C控 制系统 自动化改造 [ D] ． 宁夏大学， 2 0 1 4 ． [ 2 ] 杜利军． 洗煤工艺分析及常见问题研究[ J ] ． 能源 与节 能 ， 2 0 1 4 ， 1 3 9 4 0 ， 6 1 ． 责任编 辑 陈凌霄