超千米高地压深井巷道变形破坏的机理分析及防治

陈军

摘要：在矿产开采项目中，往往需要以深井方式开展工作，超千米高地压深井类型也是较为常见。此类深井的工作条件往往较为复杂，由于受到诸多因素的影响，深井巷道常会出现变形破坏的情况，这对深井工作的安全、高效开展造成了很大的威胁，因此这就需要做好深井巷道变形破坏的防治。下面，文章就针对超千米高地压深井巷道变形破坏的机理进行分析，并提出相应的防治措施，希望对相关工作的开展提供参考。

关键词：高地压;深井巷道;巷道变形;防治措施

前言：

在矿产开采强度持续增加下，越来越多的矿井进入到超千米的开采程度，一旦对矿井进行超千米的开采，受到高地应力的影响，其巷道岩体的力学性质就会很容易出现显著的变化，岩体从脆性转变为粘塑性，进而深井巷道易发生变形、破壞，且此类现象呈现空间效应的特点。面对这种情况，需要相关单位做好超千米高地压深井巷道变形破坏的机理分析，并积极采取有效措施防治其巷道的变形破坏，为项目工作开展提供良好的条件。

1.深井巷道变形破坏机理

深井巷道变形破坏主要影响因素包括围岩性质、采深、地质构造、施工质量、巷道布置、时间效应等。

巷道变形破坏的发生和围岩性质有着密切关系，若巷道区域内的围岩具有良好强度，巷道所受应力在围岩强度的承受范围内，则巷道不会发生变形、破坏的现象;若巷道所受应力超出围岩强度的承受范围，则巷道容易发生变形、破坏的现象，且此现象会从巷道的周边逐渐扩展到围岩的深处。以某工程为例，分析巷道顶底板的移近量和围岩强度、埋深之间的关系如下表1。

矿井开采的深度增加会降低岩体的强度，随着采深逐渐增加，若巷道周围集中应力已经超出围岩强度极限，就会导致巷道发生变形和失稳;且采深增加，地温也会升高，升温会导致岩石从脆性转变为塑性，也易导致巷道的变形发生。

地层内存在岩层层理和断层等情况，它们都会使巷道的围岩呈现不规则结构，对围岩稳定性产生不利影响;由于受到构造应力影响，巷道的两帮常会出现破裂、垮落或者鼓出等现象。

巷道的围岩效果和施工质量有着很大关系，若锚杆没有合理打设、锚固剂没有规范使用等，都可能导致围岩锚固的不稳定，进而使巷道围岩发生失稳现象。

若巷道布置在采动的影响带，若受到采动过大的影响，势必会增加巷道的变形、破坏发生速度。

时间效应是影响深井巷道稳定性的重要因素，因为很多岩石呈现流变性的特点，即便巷道处在静载荷的状态，但在时间流逝下也会导致其出现缓慢的变形，若岩石流的变形达到相应程度，就会导致巷道发生变形、破坏。以某工程为例，其为-1020m深井巷道，以不同时间对其开展巷道测量，得到到围岩变形曲线如下图1.

2.深井巷道变形破坏的防治

2.1做好深井巷道优化布置

在巷道的布置中，一定要对集中应力较大的构造结构、煤柱区域等避开，尽可能选择岩性稳定性比较好的岩石部位。在深部巷道水平位置主副的下山间要设置30m的岩柱，并且要采取交错方式进行布置;对皮带机的斜巷要选择砂岩进行布置，且确保与砂岩层位的一致性;对区段内的重要运输巷，还要做好岩石集中巷的设置，且至少一条，此巷要避免受到上覆回采工作面的采动情况影响。因为开采深度不断增加，完成工作面的回采势必会增加煤体的集中应力，为了防止集中应力造成巷道变形或者破坏，对区段可以选择沿空掘巷的方法，且井筒的上方采取工作面的跨上山回采技术。

2.2做好支护参数的设计与调整

为了避免深井巷道发生变形、破坏等情况，要做好巷道支护工作。在巷道支护工作中，要先对深部巷道的围岩结构、性质、深部的位移、地应力等做好测试，准确掌握巷道围岩的应力情况与受压情况，结合区内巷道构造的应力场、钻探资料等合理评估区内地质，对断层的位置、节理裂隙分布、断裂规律等实现预测，从而对支护参数的合理设计奠定基础。然后，结合实测的资料以及评估结果等信息，做好支护结构、材料、规格等参数的合理选用，做好支护参数的科学设计。最后，依据初始设计的要求完成支护作业后，为了确保初始设计科学性与有效性，还要对支护压力、围岩位移等情况继续监测，并结合实际监测对初始设计的不合理参数进行调整。

2.3采取滞后二次支护方式

在深井高地压巷道实施支护处理时，可以采取滞后二次支护方式，在完成初次支护后一定的时间再实施二次支护施工，通过滞后是为了围岩能够实现变形能的释放，从而保证巷道稳定性。在完成巷道挖掘后，先以混凝土喷射法对围岩进行临时的支护处理，滞后一定的时间再开展二次支护与成巷。初支护中通过混凝土的一次喷射，能够实现围岩的迅速封闭，避免围岩受到风化的影响，且能够使围岩以相应位移实现其内聚能的释放;完成巷道的释压后，通过二次支护的方式对峰后软化以及残余的变形段区域破碎岩体实现固化处理，其破碎岩体呈现应力低的特点，以加固支护可以对深部围岩进行约束，能够促进其承载力和变形抵抗能力的综合加强，不仅有效提升破裂岩体残余应力，且显著改善围岩的塑性区性能。

2.4改进支护加固工艺

想要实现高地压深井巷道变形破坏的有效防治，良好的支护加固工艺是必要保障。在对深井巷道支护中，要做好支护加固工艺的科学选择和改进，比较常用的先进工艺有“树脂锚杆、网、混凝土喷射”和“马蹄形棚、锚网、喷混凝土”的等形式。前者形式中，树脂锚杆以树脂药卷实施锚固，结合岩性情况合理选用端锚或者全长锚固，当圆钢或者螺纹钢当作杆体，并对金属网配合使用，外部设置半球形的钢托板，最后再进行相应厚度要求的混凝土喷射。后者形式中，一般用在强流变的软岩、断层破碎区域或者含水带中，马蹄形棚和锚网配合使用，后进行混凝土的喷射，实现对巷道的联合支护，提升巷道支护强度，防止巷道由于受到不均衡的地压而出现失稳。

结语：综上所述，超千米高地压深井巷道所处的环境比较复杂，且受到诸多因素影响导致其变形破坏的机理多样，想要实现超千米高地压深井巷道具有良好的安全性与稳定性，就需要做好其巷道变形破坏机理的掌握，结合实际情况合理采取科学、有效的防治措施，从而为巷道生产活动的安全、高效开展提供保障。

参考文献：

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