張子山煤礦軟岩斜巷支護技術研究
工業技術
作者：李潘傑
[摘 要]軟岩巷道支護其因地質條件不穩定，圍岩的支護會產生變形和破壞，一直是國際、國內礦建行業重大難題之一，近年來，中煤三十工程處先後承接了查幹淖爾、馬家梁、張子山等軟岩地質礦井，根據因地製宜的原則，在其研究方麵取得了一定成果。
[關鍵詞]張子山 煤礦 軟岩巷道 支護
中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）07-0003-01
張子山煤礦是山西省中陽縣中鋼煤業公司的一個技改礦井，礦井設計年產量90萬噸，位於山西呂梁，41煤底板運輸上山設計長度為906m，26°下山施工289.9m，16°下山施工231.6m，13°上山施工195.m，服務年限8年。設計支護形式為錨網噴支護，距形斷麵，淨寬×淨高=4.2×3.1m（巷中高度），淨斷麵積13.02m2，掘進斷麵積14.52m2。斜巷掘進到75m處，將分別揭露FII-2（∠50°～60°，H=2.5m）正斷層、FII-3（∠50°～60°，H=2.6m）正斷層；掘進到150～309m區域內地質構造異常，該異常區域內岩性較破碎，層理紊亂、揉皺現象明顯，對掘進施工有一定的影響。
一、軟岩巷道的破壞機理及支護理論
當荷載超過支護的極限承載能力時，巷道圍岩的支護就會產生變形和破壞。這些外力主要包括以下幾個：①上覆岩層壓力；②構造應力；③膨脹應力；④碎脹應力；⑤支承壓力的影響；⑥衝擊地壓。外力作用是影響支護穩定的重要因素，但同時岩石性質也很重要，岩石在上述某一種或幾種應力作用下，圍岩會首先失穩，從而引起支護失穩。通常軟岩巷道多表現為四周普遍受壓，並且全斷麵收縮，同時底臌現象十分嚴重，有的軟岩巷道甚至引發頂板冒落和兩幫破壞。
軟岩巷道的支護原則：根據對軟岩巷道破壞機理和變形規律的分析，可以知道對軟岩巷道的支護原則主要有兩種：一、主動、及時、有效的支護原則；二、動態、過程控製原則。
二、軟岩斜巷支護現場實測研究
1、斜巷圍岩力學參數測試
為了測定圍岩力學性質，在4煤底板運輸上山迎頭取樣，主要測定岩石的抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、變形模量、泊鬆比和軟化性等力學性質。該試驗過程按照原煤炭工業部標準《煤和岩石物理力學性質試驗規程》中的要求進行。岩石力學性質的測試全部在RMT岩石力學測試係統上進行，測試數據自動記錄、處理。
2、斜巷表麵位移觀測
（1）隨著掘進工作麵的推進，巷道表麵位移逐漸增大，在距迎頭69m範圍內表麵位移變化較大，速度變化劇烈，在69～107m範圍，表麵位移變化緩慢，在107m範圍以外，位移變化趨於穩定；
（2）巷道腰線兩幫變形量為92mm，巷道底部兩幫變形量為82mm，頂底變形量為98mm；
（3）巷道變形不均勻，AB和AF不同，相差4mm；AC和AE不同，相差10mm。
以上表明：巷道掘進過程中，巷道變形影響時間較長，並且巷道各點變形不均勻，導致巷道周邊發生差異變形，差異變形進一步加劇了巷道的應力集中，從而加劇了巷道變形。頂底板變形量大於兩幫變形量。
3、斜巷深部位移觀測
深部各基點變形範圍與表麵位移變化範圍相一致，在巷道掘進初期，由於地壓的作用，巷道圍岩整體向巷道內側移動。所以在巷道掘進的過程中，先期各深部基點之間沒有相對移動，既各基點的相對位移量變化不大。當基點距迎頭40m左右時，深部各基點開始有變形，隨著巷道向前掘進變形量逐漸增大，在掘進的過程中測點2.0m範圍內與2.5m及以上範圍相對位移位移變化均不大，但是2.0m基點和2.5m基點間位移卻發生了較大的變化，變化位移量為11mm，說明2.0m範圍圍岩整體向外移動，2.0m和2.5m之間圍岩發生了離層，因圍岩沒有及時注漿，圍岩鬆動圈範圍不斷增大，最後趨於平衡。