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[摘 要]本文针对深井巷道出现的变形规律，通过理论分析方法对巷道变形破坏的原因进行详细分析，主要阐述了深井软岩巷道的保护措施、支护形式、支护选择和巷道维护的特点。
[关键词]深井巷道；支护形式；研究分析
中图分类号：TD35316 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-0371-01
引言：随着开采深度的增加，垂直应力也随之加大，采深达到一定程度时，水平应力也不再符合波松比规律，甚至有时水平应力大于垂直应力而形成净水压的应力状态，由此，巷道支护变得越来越困难，掘进速度越来越慢，支护成本也越来越高。
一、高地压深井巷道支护分析
煤系地层围岩一般比较松软，在深部矿井可以视为软岩。因此高地压深井巷道支护和“软岩”支护有许多共同的特点：①应力高，应力状态复杂。巷道不但受高垂直应力作用，还要受到水平应力的作用。②围岩变形大，顶、底和帮全方位变形。③支护体承受载荷大，破坏严重。在采掘过程中一般巷道都需要数次翻修。
锚杆支护在我国已经是一种很成熟的支护技术，现已广泛应用于巷道支护施工中。伴随着锚杆支护技术的发展，锚杆的发展历程可划分为三代：第一代为普强全螺纹钢锚杆。普强全螺纹钢锚杆在浅部地区支护效果较好，锚杆支护基本上代替了架棚支护；第二代为普强滚丝锚杆。随着矿井开采深度的增加，地质条件变得越来越复杂，特别是在工作面受动压影响的顺槽，第一代锚杆越来越不适应巷道压力和变形的要求。普强滚丝锚杆的引入增加了安装应力，解决了部分问题。然而由于其支护强度低，在采深大，地压大的状况下，支护效果仍然很差，没能真正解决问题；第三代为高强滚丝锚杆。高强滚丝锚杆的引入改善了巷道的支护效果，巷道变形量明显降低。然而，锚杆在深井掘进和回采过程中会大量破断，锚杆破断产生的冲击会带来人身伤害。高强滚丝锚杆仍然存在待解决的技术问题。
实践表明，目前的深井巷道支护技术已造成巷道支护成本高、掘进速度慢并且造成巷道支护效果差，以至于不能满足生产要求。因此，为解决深井巷道的支护问题，必须寻求安全、经济、快速、因地制宜、根据深井巷道现场实际情况不断完善支护质量和研究新的支护技术。
二、开采技术因素分析
1、巷道位置的选择
巷道围岩性质是影响巷道稳定性的重要因素。巷道位置的确定原则之一，就是将主要岩巷布置在煤层底板的坚硬岩层中。然而，由于受煤层赋存条件和地质因素的影响及限制，为方便开采，一般将主要大巷和采区上下山布置在距煤层相对较近的底板岩层中，穿层位掘进巷道，围岩性质不稳定。
2、煤岩柱尺寸大小
一是岩柱尺寸过小，即巷道的密度就越大，易造成应力叠加，使巷道产生变形破坏；二是岩柱尺寸过大，巷道的密度就越小，虽可避免应力叠加的影响，但又会给巷道布置和实际生产施工带来不利影响。因此在实际井巷工程设计中，应根据不同岩性和生产实际需要留设合理宽度的巷道与巷道之间的煤岩柱。
3、采动影响
煤层开采破坏了采场周围原始的应力分布状态。随着煤层的采出，上覆岩层产生离层、冒落，顶部压力重新分布，在周边煤岩柱上产生支承压力集中；同时，其底板随开采失去约束而卸载，底部围岩整体向采空区产生位移。因此，采矿活动会致使采场四周围岩应力发生很大改变，在其影响范围内的所有巷道，均将受这一应力变化的影响而产生变形以致破坏。可以说，采动影响是煤岩巷道发生变形破坏的最重要的因素。巷道断面形状及大小由于岩层地质条件非常复杂，巷道支护不单纯受岩层的重力作用，有时周围都受到很大的围岩膨胀压力，甚至有的巷道的侧压比顶压大几倍。若一是采用常规的梯形、半圆拱、切圆拱或三心拱形断面显然难以适应；二是在同样条件下巷道断面越大，易引起应力集中，巷道的变形破坏就越严重。反之，巷道的变形破坏就越小。因此，合理选择断面形状和大小对控制巷道的稳定尤为重要。
三、巷道支护分析
为了保持巷道的稳定性，防止围岩垮落或变形过大，巷道掘进后一般都要进行支护，不支护的巷道是极少的。如果架设一般的梯形支架，将会出现断梁、折腿等现象。即使采用拱形料石或混凝土整体支护，也会因巨大的不均匀地压作用而导致巷道变形和破坏。所以说，选择支护方式和支护结构是否合理，也是影响巷道变形与破坏的主要因素。另外巷道的掘进破岩方式、支护参数等的选择，也是影响巷道变形和破坏的因素。
1、巷道变形破坏的控制原理和方法
合理布置巷道合理布置巷道是保证巷道处于稳定状态最关键的决策之一。从巷道变形破坏控制的角度出发，布置巷道时应着重考虑以下问题：
①时间和空间上尽量避开采掘活动的影响，最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低區或原岩应力区域内；
②如果不能避开采动支承压力的影响，应尽量避免支承压力叠加的强烈作用，或尽量缩短支承压力影响时间，例如跨越巷道开采，避免在遗留煤柱下方布置巷道等；
③在采矿系统允许的距离范围内，选择稳定的岩层或煤层布置巷道，尽量避免水与松软膨胀岩层直接接触；
④巷道通过地质构造带时，巷道轴向应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造；
⑤应根据不同岩性和生产实际需要留设相邻巷道或硐室之间合理的岩柱宽度；
⑥巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行，避免与构造应力方向垂直。
2、巷道断面形状选择
巷道断面形状，主要根据地压的大小和方向来选择。若地压较小，选用直墙切圆拱和半圆拱形是合理的；若巷道周围均受到很大的压力，则以选择圆形巷道断面为宜；若垂直方向压力特别大而水平压力较小时，则选用直立椭圆形断面或近似椭圆形断面；若水平方向压力特别大而垂直方向压力较小时，则应选用曲墙或矮墙半圆拱带底拱、高跨比小于1的断面，或平卧椭圆形断面。
破岩方式选择
在煤岩层中掘进巷道，破煤岩方法最好以不破坏或少破坏巷道围岩为原则。若采用钻眼放炮破岩，也应采用光面爆破，用光面爆破法开掘出来的巷道成形规整，符合设计的断面轮廓尺寸，岩壁无明显的爆震龟裂，保护了围岩的整体性，提高了围岩的稳定性与自承能力。
3、巷道保护措施
通过在巷道围岩中钻孔卸压、切槽卸压、宽面掘巷卸压以及在巷旁留专门的卸压空间等方法，使巷道围岩受到某种形式的不同程度的卸载，将本该作用于巷道周围的集中载荷，能转移到离巷道较远的新的支承区，达到降低围岩应力的目的； 采用围岩钻孔注浆、锚杆支护、锚索支护，巷道周边喷浆、支架壁后充填、围岩疏干封闭等方法，提高围岩强度，优化围岩受力条件和赋存环境。
4、支护形式选择
支护对围岩施加径向力，既支撑松动塌落岩石，又能加大巷道的围压，保护围岩三向受力状态，提高围岩强度，限制塑性变形区和破裂区的发展根据巷道不同时期的矿压显现规律，巷道支护可分为巷内基本支架支护、巷内加强支架支护、巷旁支护、联合支护等几种形式。应该指出的是，由于各矿区岩层的工程地质条件千差万别，必须从实际出发用适合本矿区岩层特点的支护形式。
5、巷道维护与修复
维护巷道的最基本的方法是对巷道围岩进行加固支护。根据巷道与回采工作面的采动时空关系，可分为采前预加固和开采后加固两种，前者采取锚网喷加固技术，后者常采用锚注加固技术；而修复巷道的方法是对已经变形或受破坏，且全部或部分丧失功能巷道的改造。采取的措施是扩巷（卧底、挑顶、刷帮）后的加固支护和处理片帮、冒顶加固支护。
四、结束语
总之对巷道变形破坏的控制，要在正确分析影响巷道变形破坏的各种因素基础上，合理选择巷道变形破坏的控制方法，才能效地发挥巷道应有的作用，以确保煤矿的安全生。
参考文献：
[1] 钱鸣高.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[2] 东兆星.井巷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.
作者简介：
毕业于西安科技大学采矿工程专业现任石炭井焦煤公司生产技术科掘进副科长.
[关键词]深井巷道；支护形式；研究分析
中图分类号：TD35316 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-0371-01
引言：随着开采深度的增加，垂直应力也随之加大，采深达到一定程度时，水平应力也不再符合波松比规律，甚至有时水平应力大于垂直应力而形成净水压的应力状态，由此，巷道支护变得越来越困难，掘进速度越来越慢，支护成本也越来越高。
一、高地压深井巷道支护分析
煤系地层围岩一般比较松软，在深部矿井可以视为软岩。因此高地压深井巷道支护和“软岩”支护有许多共同的特点：①应力高，应力状态复杂。巷道不但受高垂直应力作用，还要受到水平应力的作用。②围岩变形大，顶、底和帮全方位变形。③支护体承受载荷大，破坏严重。在采掘过程中一般巷道都需要数次翻修。
锚杆支护在我国已经是一种很成熟的支护技术，现已广泛应用于巷道支护施工中。伴随着锚杆支护技术的发展，锚杆的发展历程可划分为三代：第一代为普强全螺纹钢锚杆。普强全螺纹钢锚杆在浅部地区支护效果较好，锚杆支护基本上代替了架棚支护；第二代为普强滚丝锚杆。随着矿井开采深度的增加，地质条件变得越来越复杂，特别是在工作面受动压影响的顺槽，第一代锚杆越来越不适应巷道压力和变形的要求。普强滚丝锚杆的引入增加了安装应力，解决了部分问题。然而由于其支护强度低，在采深大，地压大的状况下，支护效果仍然很差，没能真正解决问题；第三代为高强滚丝锚杆。高强滚丝锚杆的引入改善了巷道的支护效果，巷道变形量明显降低。然而，锚杆在深井掘进和回采过程中会大量破断，锚杆破断产生的冲击会带来人身伤害。高强滚丝锚杆仍然存在待解决的技术问题。
实践表明，目前的深井巷道支护技术已造成巷道支护成本高、掘进速度慢并且造成巷道支护效果差，以至于不能满足生产要求。因此，为解决深井巷道的支护问题，必须寻求安全、经济、快速、因地制宜、根据深井巷道现场实际情况不断完善支护质量和研究新的支护技术。
二、开采技术因素分析
1、巷道位置的选择
巷道围岩性质是影响巷道稳定性的重要因素。巷道位置的确定原则之一，就是将主要岩巷布置在煤层底板的坚硬岩层中。然而，由于受煤层赋存条件和地质因素的影响及限制，为方便开采，一般将主要大巷和采区上下山布置在距煤层相对较近的底板岩层中，穿层位掘进巷道，围岩性质不稳定。
2、煤岩柱尺寸大小
一是岩柱尺寸过小，即巷道的密度就越大，易造成应力叠加，使巷道产生变形破坏；二是岩柱尺寸过大，巷道的密度就越小，虽可避免应力叠加的影响，但又会给巷道布置和实际生产施工带来不利影响。因此在实际井巷工程设计中，应根据不同岩性和生产实际需要留设合理宽度的巷道与巷道之间的煤岩柱。
3、采动影响
煤层开采破坏了采场周围原始的应力分布状态。随着煤层的采出，上覆岩层产生离层、冒落，顶部压力重新分布，在周边煤岩柱上产生支承压力集中；同时，其底板随开采失去约束而卸载，底部围岩整体向采空区产生位移。因此，采矿活动会致使采场四周围岩应力发生很大改变，在其影响范围内的所有巷道，均将受这一应力变化的影响而产生变形以致破坏。可以说，采动影响是煤岩巷道发生变形破坏的最重要的因素。巷道断面形状及大小由于岩层地质条件非常复杂，巷道支护不单纯受岩层的重力作用，有时周围都受到很大的围岩膨胀压力，甚至有的巷道的侧压比顶压大几倍。若一是采用常规的梯形、半圆拱、切圆拱或三心拱形断面显然难以适应；二是在同样条件下巷道断面越大，易引起应力集中，巷道的变形破坏就越严重。反之，巷道的变形破坏就越小。因此，合理选择断面形状和大小对控制巷道的稳定尤为重要。
三、巷道支护分析
为了保持巷道的稳定性，防止围岩垮落或变形过大，巷道掘进后一般都要进行支护，不支护的巷道是极少的。如果架设一般的梯形支架，将会出现断梁、折腿等现象。即使采用拱形料石或混凝土整体支护，也会因巨大的不均匀地压作用而导致巷道变形和破坏。所以说，选择支护方式和支护结构是否合理，也是影响巷道变形与破坏的主要因素。另外巷道的掘进破岩方式、支护参数等的选择，也是影响巷道变形和破坏的因素。
1、巷道变形破坏的控制原理和方法
合理布置巷道合理布置巷道是保证巷道处于稳定状态最关键的决策之一。从巷道变形破坏控制的角度出发，布置巷道时应着重考虑以下问题：
①时间和空间上尽量避开采掘活动的影响，最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低區或原岩应力区域内；
②如果不能避开采动支承压力的影响，应尽量避免支承压力叠加的强烈作用，或尽量缩短支承压力影响时间，例如跨越巷道开采，避免在遗留煤柱下方布置巷道等；
③在采矿系统允许的距离范围内，选择稳定的岩层或煤层布置巷道，尽量避免水与松软膨胀岩层直接接触；
④巷道通过地质构造带时，巷道轴向应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造；
⑤应根据不同岩性和生产实际需要留设相邻巷道或硐室之间合理的岩柱宽度；
⑥巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行，避免与构造应力方向垂直。
2、巷道断面形状选择
巷道断面形状，主要根据地压的大小和方向来选择。若地压较小，选用直墙切圆拱和半圆拱形是合理的；若巷道周围均受到很大的压力，则以选择圆形巷道断面为宜；若垂直方向压力特别大而水平压力较小时，则选用直立椭圆形断面或近似椭圆形断面；若水平方向压力特别大而垂直方向压力较小时，则应选用曲墙或矮墙半圆拱带底拱、高跨比小于1的断面，或平卧椭圆形断面。
破岩方式选择
在煤岩层中掘进巷道，破煤岩方法最好以不破坏或少破坏巷道围岩为原则。若采用钻眼放炮破岩，也应采用光面爆破，用光面爆破法开掘出来的巷道成形规整，符合设计的断面轮廓尺寸，岩壁无明显的爆震龟裂，保护了围岩的整体性，提高了围岩的稳定性与自承能力。
3、巷道保护措施
通过在巷道围岩中钻孔卸压、切槽卸压、宽面掘巷卸压以及在巷旁留专门的卸压空间等方法，使巷道围岩受到某种形式的不同程度的卸载，将本该作用于巷道周围的集中载荷，能转移到离巷道较远的新的支承区，达到降低围岩应力的目的； 采用围岩钻孔注浆、锚杆支护、锚索支护，巷道周边喷浆、支架壁后充填、围岩疏干封闭等方法，提高围岩强度，优化围岩受力条件和赋存环境。
4、支护形式选择
支护对围岩施加径向力，既支撑松动塌落岩石，又能加大巷道的围压，保护围岩三向受力状态，提高围岩强度，限制塑性变形区和破裂区的发展根据巷道不同时期的矿压显现规律，巷道支护可分为巷内基本支架支护、巷内加强支架支护、巷旁支护、联合支护等几种形式。应该指出的是，由于各矿区岩层的工程地质条件千差万别，必须从实际出发用适合本矿区岩层特点的支护形式。
5、巷道维护与修复
维护巷道的最基本的方法是对巷道围岩进行加固支护。根据巷道与回采工作面的采动时空关系，可分为采前预加固和开采后加固两种，前者采取锚网喷加固技术，后者常采用锚注加固技术；而修复巷道的方法是对已经变形或受破坏，且全部或部分丧失功能巷道的改造。采取的措施是扩巷（卧底、挑顶、刷帮）后的加固支护和处理片帮、冒顶加固支护。
四、结束语
总之对巷道变形破坏的控制，要在正确分析影响巷道变形破坏的各种因素基础上，合理选择巷道变形破坏的控制方法，才能效地发挥巷道应有的作用，以确保煤矿的安全生。
参考文献：
[1] 钱鸣高.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[2] 东兆星.井巷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.
作者简介：
毕业于西安科技大学采矿工程专业现任石炭井焦煤公司生产技术科掘进副科长.