礦井深部開(kāi)采軟巖巷道支護方式

     深部開(kāi)采出現了一系列新問(wèn)題和新特點(diǎn)，其中巖石壓力大，巷道位移量顯著(zhù)增大，支架損壞嚴重，巷道維護異常困難。其圍石性質(zhì)表現出軟巖的巷道圍巖性質(zhì)，所以煤炭生產(chǎn)建設形勢迫切要求對深部開(kāi)采軟巖巷道問(wèn)題進(jìn)行深入研究。

    1.軟巖的工程特性

    1.1 軟巖的力學(xué)屬性。軟巖中泥質(zhì)礦物成分和結構面決定了軟巖的力學(xué)特性。顯示出可塑性、膨脹性、崩解性、流變性和易擾動(dòng)性的特點(diǎn)。軟巖的膨脹性質(zhì)是在物理、化學(xué)、力學(xué)等因素的作用下，產(chǎn)生體積變化的現象，其膨脹機理有：內部膨脹、外部膨脹和應力擴容膨脹三種。工程中的軟巖膨脹為復合膨脹形式。

    1.2 軟巖的臨界載荷。隨著(zhù)應力水平的提高，特別是圍壓的增大，巖石產(chǎn)生的塑性變形明顯增加，使得在低應力水平下表現為硬巖特性的巖石，在提高了應力水平下顯示出顯著(zhù)的塑性變形。

    1.3 軟巖的臨界深度。與軟化臨界荷載相對應，巖石亦存在著(zhù)一個(gè)軟化臨界深度。對給定礦區，軟化臨界深度也是一個(gè)客觀(guān)量。當地下工程埋深大約軟化臨界深度時(shí)，圍巖出現大變形，大地壓和難支護現象；當地下工程埋深小于該臨界深度時(shí)，則圍巖的大變形，大地壓現象消失，巷道支護容易。

    2. 軟巖巷道和硬巖巷道支護原理截然不同，只是它們的本構關(guān)系不同決定的。硬巖巷道支護不允許硬巖進(jìn)入塑性，因為進(jìn)入塑性的硬巖將喪失承載能力。而軟巖巷道支護必須允許軟巖進(jìn)入塑性狀態(tài)，而且以達到其最大塑性承載能力為最佳，軟巖巷道支護的另一個(gè)獨特之處是，其巨大的塑性能（如膨脹變形能等）必須以某種形式釋放出來(lái)。

    3. 最佳支護時(shí)間和最佳支護時(shí)段

      軟巖巷道開(kāi)挖后，巷道圍巖變形會(huì )逐漸加大。按變形速度劃分，可劃分3個(gè)階段：減速變形階段、近似線(xiàn)性的恒速變形階段和加速變形階段。當進(jìn)入加速變形階段時(shí)，巖體本身結構改組，產(chǎn)生新裂紋，強度大大降低。解決此問(wèn)題的關(guān)鍵是最佳支護時(shí)間概念的建立和最佳支護時(shí)段的確定。最佳支護時(shí)間的物理意義：巷道開(kāi)挖以后，巷道圍巖應力將重新分布，切向應力在巷壁附近發(fā)生高度集中，導致該區域的巖層屈服進(jìn)入塑性工作狀態(tài)，從而形成塑性區。

      據大多數的現場(chǎng)工程實(shí)踐可知，軟巖巷道的失穩和破壞是一個(gè)循序漸進(jìn)的力學(xué)過(guò)程，是首先從一個(gè)或幾個(gè)部位開(kāi)始變形、損傷、進(jìn)而導致整個(gè)支護系統的失穩破壞，這種首先破壞的部位，稱(chēng)之為關(guān)鍵部位。關(guān)鍵部位的產(chǎn)生是由于支護體力學(xué)特性與圍巖的力學(xué)特性出現不耦合造成的。

     4. 煤礦軟巖巷道控制方案

      U型鋼可縮性金屬支架支護方案。采用煤礦軟巖巷道封閉切護式U型鋼金屬可縮支架，適用于巷道圍巖為陷落柱、斷層等較大范圍地質(zhì)破碎帶時(shí)的巷道段支護。

     半圓拱型巷道錨噴、網(wǎng)加錨索聯(lián)合支護方案。由于巷道地質(zhì)條件和位置的不同，對支護要求存在差別，特別推薦利用錨噴網(wǎng)索聯(lián)合支護方案。頂板及巷道兩幫采用鑫天河聚酯纖維高強礦用支護網(wǎng)及螺紋鋼等強錨桿噴漿支護。