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PAGE  软岩巷道底臌防治技术 高俊峰 丁海强 王海春 刘振州 [平庄煤业（集团）公司，内蒙古 赤峰 024076] 摘 要：介绍了风水沟煤矿在软岩巷道应用锚、网支护技术防治底臌方面的研究与试验，为软岩矿区巷道底臌的综合治理开辟了新的途径。 关键词：软岩巷道 底臌 锚网支护 平庄煤业（集团）公司风水沟煤矿井田地处元宝山井田东北部，煤系地层为晚侏罗系元宝山组，是典型的软岩矿区。有可采煤层7组18层，煤厚1.5～26m，煤层倾角6～31°。煤层顶底板为泥岩、碳质泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩和砾岩，矿物成分为蒙脱石、高岭石、细分散石英、伊利石的组合，其中以蒙脱石为主，含量为20.11～34.791%。泥岩固结性差，遇水泥化迅速膨胀，其膨胀力为0.09～1.04MPa。泥岩膨胀性的强弱取决于蒙脱石含量的多少，其抗压强度为0.6～1.2MPa。砂岩胶结性差，遇水松散，遇空气风化，尤其在???部强风化带中砂岩强度更低，饱和时呈松散状，有时成为流砂，砂岩抗压强度为0.4～6.2MPa。 1 底臌原因分析及治理背景 风水沟煤矿自1985年投产以来，每年都投入大量的资金用于软岩巷道治理研究，尤其是软岩巷道底臌的治理工作，并取得了实质性进展。该矿区岩石应力具有地压显现明显、自稳时间短、来压快、变形速度大、持续时间长的特点。井巷围岩具有强膨胀性、扰动性、崩解性和流变性，其变形的原因为围岩的岩性、地应力的作用、地下水的物化作用、温度变化、空气的风化作用和采动影响。随着矿井开采强度和深度的增加，原有的井巷遭受严重破坏，巷道维修量不断加大。准备巷道由于巷道布置方式及采用架棚支护等因素，难于抵抗地压及采动超前影响，安全受到严重威胁，返修工程量加大。 风水沟矿区软岩巷道在未开掘之前，岩层处于三维应力状态，此时岩体具有一定的强度，并有较好的完整性和稳定性，处于相对平衡状态，巷道周边应力状态改变时，巷道的平直周边较曲线部分更容易受到破坏，隅角部位应力比其他部位更加集中，所以不均匀的地应力也会使巷道过早出现局部变形而破坏。矿井的地下水和地面补水造成泥岩物理化学性质发生很大变化，特别在湿润、干燥环境反复作用下，软岩发生不可逆转的物理化学变化，岩石性质更加恶化。在最细的裂隙中，毛细水的楔压可达到150MPa，软岩受强度较大的毛细水的楔压作用发生强烈的吸水膨胀和崩解，产生强大的变形应力。同时，软岩在水的物化作用下，空隙度明显增加，抗压强度明显降低，粘结力几乎完全丧失，因此在软岩巷道治理中一定要遵循“治顶先治底，治底先治水”的原则。巷道温度发生变化对围岩膨胀的强弱具有一定的影响作用。风流对巷道围岩会产生风化作用，风化裂隙将进一步破坏岩体的完整性。 针对软岩矿区软岩的特点，该矿采取了积极的对策： （1）在设计上，尽可能将采区上下山和主要石门选择在岩性较好的地段，并尽量在煤层中布置巷道。 （2）根据软岩的松、散、软、弱基本特点，在软岩巷道施工和维修中采取了围岩加固技术来提高围岩的整体强度和自稳性，即待掘进围岩趋于稳定后（约20～30天，顶板下沉速度降至每天2mm以下时），钻注浆孔，安装注浆管路进行高压注浆，实现加固围岩。 （3）及时封闭围岩，切断其遇空气风化、遇水膨胀的渠道，实践证明，能有效封闭围岩的支护是该矿区首选的软岩支护方式。 （4）对围岩进行及时卸压，采用工字钢支架、木支架、U型圈梁支架的回采准备巷道和其它临时性巷道支护时，可采用底梁或底拱进行联合支护，当软岩地压应力使棚子趋于变形时，可拆除帮顶背板，卸压后背好帮顶达到围岩卸压的目的。 （5）加强壁后充填及注浆管理，可改善支护受力状态，保证支护受力均匀，有效封闭围岩并提高巷道的稳定性。 （6）风水沟矿区的井巷受采动影响后，更容易发生变形，而且采动波及范围较广，最大可影响到100m左右的范围，致使保护煤柱留设较多，井巷压煤量较大，更多的破坏情况是出现在回采工作面上下两道和超前支护地段，上下安全出口很难保证畅通，该矿采取了小煤柱沿空送巷技术布置区段准备巷道，有效缓解了支承压力对巷道的影响，并对超前支护地段采用托梁整体连接、支柱“穿鞋”及加大超前支护长度的做法，超前支护加长到30～50m，最多可达到100m以上。 攻克井巷软岩底臌带来的巷道严重变形问题，必须在原有技术和经验的基础之上，采用先进的锚、网及复合支护方式来实现支护的本质安全。 2底臌治理方案 2005年，该矿与煤炭科学研究总院北京开采研究所合作，制定一采区190石门底臌的治理方案，并取得了成功。其主导思想是因地适宜，具体情况具体对待，注重围岩岩性的科学分析和矿压观测，不同地段、不同岩性的软岩支护型式和支护参数不同。施工中注重工序和工程质量，综合考虑巷道围岩的性质、地压的大小和方向、巷道的服务年限、用途和位置、巷道的支护方式和支护材料等基本因素。底臌治理