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深部软岩巷道卸压技术应用与研究
软岩可分为地质软岩和工程软岩两大类别。地质软岩指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质矿岩，是天然形成的复杂的地质介质;工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。工程软岩强调软岩所承受的工程力荷载的大小，强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。根据软岩特性的差异及产生显著塑性变形的机理，软岩可分为4大类，即膨胀性软岩、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩。
摘要：本文结合煤矿生产实践，介绍了深部巷道维护的新技术，探讨了该技术在实际应用中存在的问题和相应对策。阐述了在下一步推广应用中，应采取的措施及相关标准。
关键词：深部巷道;采动压力;开帮卸压
引言
华丰煤矿目前已开拓到海拔-1100m以下，深部巷道面临高地压、高采动压力的双重考验。为了避免采动影响范围内的巷道出现大范围失修，该矿在部分深部巷道试用了“开帮卸压”技术。旨在通过不断摸索及完善，使该技术不断趋于成熟，得以在同类型深部矿井中推广应用。
一、“开帮卸压”技术的机理
(1) 华丰煤矿属于典型的深部软岩矿井，在深部高地应力及软岩膨胀性作用力的影响下，巷道围岩内部积聚了大量的变形能量。根据以往经验，单纯依靠多种支护形式的叠加只能暂时的维护住巷道，一旦进入采动压力影响范围内，就难以为继;(2)“开帮卸压”顾名思义，就是通过对深部失稳巷道预先放炮开帮，放掉承压围岩，改变巷道围岩的应力状态，使巷道始终处于零压状态，变静态的被动承压为动态的主动卸压。同时利用深部软岩的流变性，在一次卸压后，对采动压力影响范围内的巷道分段二次、三次进行“开帮释压”，持续减压，直至脱离采动影响范围，巷道围岩重新恢复到稳定状态。
二、试验巷道的选择
目前，-1100m运输大巷正处于四、六层煤采动压力影响范围内，巷道变形较严重，部分巷道已经无法使用。据此，矿研究决定选取-1100m运输大巷作为试验巷道，应用开帮卸压工艺。-1100m运输大巷平面布置图见图1所示。
三、采用的施工方法及支护设计
(1)施工方法。根据巷道用途、围岩特性、服务年限及巷道变形破坏情况，施工时自两拱肩向下开帮、落底、整改更换变形的旧U型棚等。采用近三心拱型断面，整棚换棚采用π型钢前探梁作临时支护，开帮位置采用初喷30mm混凝土作临时支护，锚网喷支护作永久支护。
该巷巷修前，由地质测量部门根据先前东西两侧已扩修巷道现场实测，整个巷修段标记出腰线并挂设施工中线，施工时严格按中腰线施工。
(2)支护设计。开帮位置采用锚网喷支护作为永久支护，锚杆采用MSGLD-335#等强全螺纹锚杆。锚杆规格为φ22×2400mm，每根锚杆用2块树脂药卷加长锚固，规格为MSCK2830、MSZ2850。锚杆间排距为800×800mm(下拱肩处五花布置)。使用冷拔钢10#黑铁丝经纬金属网，喷射C20混凝土(水泥、石子、砂子)，喷体总厚度100mm。U型棚原则上继续使用原有旧U型棚，个别变形严重的棚梁棚腿更换。棚之间加装两组新式联棚器加固。两拱肩以下不再铺网，顶部采用铁背板密背，间距300mm，使用双股铁丝固定在U型棚上。
(3)巷道尺寸及施工标准。自拱肩向下开帮卸压，开帮量由上至下逐渐增加。开至起拱线位置时，需开至650mm，两帮开宽量均保持至底板。巷道拱部采用近三心拱型断面。严格按中腰线施工，卸压整棚后，中线距南帮棚腿不小于1.2m、距北帮棚腿不小于3.0mm。开帮卸压支护断面图见图2所示。
四、施工过程中存在的问题和相应对策
4.1 存在的问题
①由于试验巷道正处于四、六层采动压力影响范围内，巷道围岩破坏程度已经非常严重，软岩流变性表现得尤为突出。单纯采用800×800mm 间排距的普通全螺纹锚杆支护已无法阻止两帮移近变形;②巷道正顶至两帮300～800mm范围内，未再放顶。顶部破碎岩石向两帮挤压，巷道顶部坠顶，顶梁受力;③原支护体中使用的经纬网及钢筋网较多，实际施工过程中，剪网量较大;④试验巷道采动压力影响与四、六层工作面初次来压、周期来压步距的关系需要进一步论证，以确定二次、三次卸压的最佳时间及范围。
4.2 采取的相应对策
①开帮卸压巷道的支护设计不能一概而论，应根据巷道围岩破坏情况具体分析。对围岩较稳定、变形量不大的巷道卸压间隙可适当减少，支护强度保持现在的水平即可;对顶板及应力集中区卸压间隙应扩大到800mm，一次支护采用高强锚杆、五花锚杆采用等强锚杆，并在下拱肩加打一根锚索;对上帮岩石破碎、上拱肩出现岩层抽动的巷道，应在锚网喷支护后立即支棚，并对上拱肩接顶。对顶板破碎的巷道顶板，还应减少装药量，并增加节炮眼数量。炮后采用局部锚带网加强支护，控制住顶板。在动态观测时，发现浆皮挤进、锚杆断裂情况时，及时补强支护;②通过对巷道状态的判断及整修时的施工资料，对施工巷道进行局部选择性卸压。避免增加额外工作量，同时可以保护原有支护体。;③与矿压观测部门联系，对试验巷道建立起完善的矿压观测体系。通过动态观测与四、六层工作面来压分析，确定试验巷道初次来压及周期来压时间，合理安排施工单位进行二次、三次卸压。
参考文献：
[1]姜福兴.矿山压力与岩层控制[M].北京：煤炭科学出版社出版，2004.
[1]柏建彪.深部软岩巷道支护原理及应用[M].岩石工程学报，2008.
[1]何满潮.中国煤矿软岩巷道工程支护设计及施工指南[M].科学出版社，2004.
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