贵州水城矿业股份有限公司大河边煤矿 贵州六盘水 553006
摘要：针对某煤业巷道围岩变形严重，矿山压力显现突出的问题，对导致巷道大变形的原因进行了分析，并针对性的提出了“支护＋改性＋卸压”三位一体控制技术，有效的控制了巷道围岩变形严重问题，为矿井安全生产起到了重要作用。
关键词：巷道变形；矿山压力显现；支护；改性；卸压
引言
矿山压力一直以来比高瓦斯、高突出更为制约煤业的发展，目前已成为矿井发展的瓶颈。目前5条开拓大巷受1301、1303、1305回采面的采动影响，矿山压力显现比较明显，顶板离层，巷道变形严重，2014年至今一直开展巷修工作，对5条大巷进行多次返修，巷修工作任重而道远。现对高矿山压力条件下的巷修技术进行如下探讨。
1煤矿回采巷道矿山压力下巷道变形的原因
1.1高地应力影响
矿井地处太行山南段，属剥蚀中低山区，山顶起伏平缓并有黄土覆盖，地势北东高，西南较低。井田煤层埋深较大，开采水平垂深达700m以上，盘区大巷的埋深约为700~750m，结合巷道的大变形情况来看，某矿属于深部高应力矿井。该公司在2016年对矿井进行了地质力学参数测试，一共测试了4个点，测试区域四个测点应力场类型不完全相同，初步判断以σH>σV>σh型应力场为主，区域构造应力占主要因素。通过地应力测试结论，最大水平主应力σH=18.34MPa，最小水平主应力σh=9.41MPa，垂直应力σV=16.47Mpa，与其他矿井相比是成庄矿的1.5倍，寺河矿的1.6倍，长平煤业的2倍，应力场为构造应力占优势的高应力值区域。辽宁工程技术大学在2018年采用应力解除法对某煤矿进行了地应力测试，测量结果表明，各测点最大主应力方向近似于相同。
1.2煤岩体软因素
巷道围岩软弱，多为泥质岩石或强度较低的泥质砂岩，在较大的矿山压力以及井下大气环境和湿度影响下，易风化崩解，且具有显著流变特征。在巷修和支护过程中现场反馈的信息也证实了这一点，支护过程离层较多，钻孔内围岩破碎，容易造成塌孔。
1.3强采动影响
2018年开始某煤业投产，在1301（上）、1303（上）工作面距离停采线200m时，大巷即开始出现矿山压力显现，在工作面接近停采线过程中，5条大巷均出现严重变形破坏，两帮和底板尤为严重，巷道断面大幅收敛，严重影响正常的安全生产。
2围岩控制技术
2.1强“支护”
在时间上，在采煤工作面动压影响前，提前采取锚索主动强力支护技术手段，尽力减小围岩强度损失，充分利用围岩自身的承载能力，进而提高采动期间对采动应力的抵抗能力。矿井采用了河南理工大学设计的大巷加固方案，提出“卸控耦合”控制技术，在5条大巷对应1305（上）采面进行“迈步式”让压锚索补强。主要技术思路如下。
（1）变形严重地段：采用分层耦合强力支护结构，在1303（上）工作面和1305（上）工作面的采动应力叠加影响区，对巷道扩刷后，对顶板、两帮采取分层耦合强力支护技术，扩刷后的原有锚索继续使用，形成浅部加固层，补打的锚索则采用长度10.3m的让压锚索，形成深部加固层并与浅部加固层形成一个整体，保证顶板和两帮的稳定性。在顶板、两帮扩刷和10.3m锚索施工完成之后，对其实施喷浆封闭和注浆加固。
（2）变形较小地段：为保证巷道长期稳定，需要采用高强度的、具有让压性的“有控让压”支护结构，即采用让压锚索与槽钢梁、钢筋网相配套的联合支护结构。目前正在施工1101巷、1105巷补强加固锚索，在补强加固锚索方面提还需进行如下改进：①大巷的补强加固时间上存在严重的滞后，在1305（上）采面距离停采线200m时应该对大巷补强加固完成，即补强加固工期滞后将近1年，现在1305（上）采面对应大巷部分区段已出现顶板严重离层。②补强锚索质量有待提高，现场施工过程中必须与原支护交叉错开，即在原支护的两排锚索中间进行补强加固，使得加固效果更好。③补强加固后仍需要在补强加固上喷射高强度混凝土进行覆盖封闭。喷浆封闭后对锚索构件进行有效保护，能使锚索长时间产生效果。并且要喷射钢纤维混凝土，钢纤维混凝土强度等级为C20，喷浆厚度100mm，初喷50mm，复喷50mm，喷厚应均匀。通过在普通喷射混凝土中加入钢纤维的方法可有效地改善混凝土的整体力学性能，提高混凝土喷层的抗拉强度与抗变形能力，有效防止喷层开裂。喷射钢纤维混凝土材料及配比：水泥采用P.O42.5的普通硅酸盐水泥；砂子采用纯净的中粗砂，含泥量不超过3%；石子采用5~10mm细粒石子；水泥:砂:石子的配合比为1:2:2，水灰比是0.47，速凝剂掺量为水泥用量4%，钢纤维掺量为50kg/m3。
2.2超前卸压
积极采取降低采动支承压力的技术手段。采动支承压力对盘区大巷的作用是造成盘区大巷严重变形的重要原因之一。对采场顶板采取切顶卸压措施，尽力减少盘区大巷所承受的支承压力。针对某煤业强烈动压影响下盘区大巷严重变形问题，于2019年10月至11月在1305（上）工作面顺槽内开展了深孔预裂爆破切顶卸压，通过在1305（上）工作面前方实施“深孔预裂爆破切顶卸压”，显著减弱了动压的传递，改善了盘区大巷围岩应力环境。“深孔预裂爆破切顶卸压”技术的实施为1105巷围岩控制提供了显著的有利条件。但是在1301（上）、1303（上）未使用超前卸压控制巷道变形，对后期的大巷巷修未提供便利条件。
2.3围岩改性
针对围岩体破碎情况进行反复的注浆，前期为有效治理巷修问题，对失修区域采取扩刷、处理底鼓后，在1103巷4-7#横川，采用了顶板及两帮全锚索支护，并进行了注浆，注浆工艺采用深、浅孔注浆方式，注浆材料采用水泥浆-水玻璃双液注浆材料，封孔材料为棉纱和水泥。但是注浆后巷道变形仍得不到有效控制，浆液很难注入，注浆孔位没有针对性，浆液无法渗透，加上采动影响，“弱面”变形出现帮鼓，浆皮开裂现象。
其次没有采取注浆锚索和底板注浆锚索。根据河南理工大学设计的巷道加固方案在2020年开始了对1103的重新注浆，并对底板施工了注浆锚索并对底板进行注浆，使得“顶-帮-底”形成封闭的围岩支护结构。在注浆方面还需进行如下改进：（1）需要对注浆工艺和材料更进一步的研究，注浆加固的效果是有目共睹的，但选择哪种适合现状的注浆工艺需要我们今后尝试实验，针对围岩特性在注浆材料的选择上要选用更加有效的注浆材料，尤其对“弱面”的渗透能力要强，达到加固作用。依据围岩裂隙发育状态，通过优选注浆材料、提高注浆压力，实现对顶板、两帮及底板的动态补强支护和反复注浆加固。（2）注浆技术目前只用于了1103巷，其他4条巷道仍未进行，注浆工程量还很大，需加快注浆进度，起到超前注浆的作用。（3）加强对注浆工程质量的现场管控，对深孔注浆和浅孔注浆的配合、注浆压力及封孔质量的把关也是关键因素。
3结语
通过采取“深孔预裂爆破切顶卸压、锚索主动强力支护、高阻让压支护结构、围岩卸压、动态注浆加固”，形成有效的、与围岩应力相适应的、顶-帮-底协同的、卸控耦合的超前控制结构，可以有效控制围岩的变形和破坏，与“支护＋改性＋卸压”三位一体控制原理也是互相吻合的。但是工程量的庞大、工期的严重滞后、施工的工程质量控制是目前矿井面临的不容乐观的局面，任重而道远。
参考文献
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