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[摘 要]多年的挖掘与开采，使可开采煤矿资源的数量在逐渐减少，伴随着煤矿企业对既有资源开采强度的不断加大、开采深度的不断延伸，特别是集中性煤矿开采区域所处的工程地质条件更加复杂与多变，为煤矿的开采工作带来了相当大的技术难度。同时由于地质情况复杂，在对煤矿进行开采挖掘时所面临的危险因素也会相应增加。对于软弱岩层主要采用的支护方式为应力集中带支护技术、破碎顶板支护技术、注浆等。实践表明，针对特殊复杂地质条件，不同支护方式的联合应用，可以有效提升施工的安全性。
[关键词]特殊复杂地质；支护方式；注浆
中图分类号：TU195+.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0034-01
前言
在本次研究中，所选择的工程实例是某大型矿井，该矿有近五十多年的开采历史，是年代较老的煤矿开采区，加上该煤矿由于小煤窑乱挖乱采，为煤矿的开采工作带来了相当大的技术难度，同时由于小煤窑的破坏导致地质情况复杂，在对煤矿进行开采挖掘时所面临的危险因素也会相应增加。对该煤矿开采带来严重的不利影响。本文基于国内外对类似特殊复杂地质条件的工程处理方案及治理对策，充分结合应力集中带支护技术、破碎顶板支护技术及注浆等，进而保证矿井工程的顺利实施。
1、中深孔注浆及工艺
注浆是指在液压和气压的基础上，通过管路将浆液注入到岩层的空洞、裂隙与空隙中，进而挤出岩层内部空气。一般情况下，浆液具有较强的胶凝能力，经过一系列物理化学变化后，比如硬化、凝固、扩散等，可以充分胶结破碎的岩层，进而对岩层性能具有改善作用，还可以使岩层渗透性得以降低，促进岩层自身承载能力与强度的提升，避免出现岩层变形等现象。根据工程的实际情况，在中深孔工作面的全断面进行高压注浆，可以将浆液均匀有节制的注入到砂土空隙与岩石缝隙中，促进柱状与球状注浆体的形成，在高液压与高气压的作用下，浆液被注入岩层的破裂面，充分利用浆液的胶结性能，对破碎岩块进行黏结，即使在较大面积的变形范围内仍可提升承载能力。注浆加固后，围岩弹性模量的提高量可以提升30%以上，同时也使岩石力学参数得以提升，为工程的顺利实施创造了良好的基础。
中深孔注浆工艺如下：（1）超前钻探：钻注浆孔之前，需要钻凿对水孔深度进行探测，这样做可以充分了解水文地质条件与工程地质，进而充分掌握探测处岩石的涌水压力、涌水量、完整性等，并对注浆技术与注浆参数的选择提供了可靠依据。在掘进面上，利用钻机在前方进行钻探超前深孔约为30m，接着进行注水试验和探测；（2）钻注浆孔：根据设计要求，对钻孔位置进行确定，保证其准确性，为了在钻孔时，充分减小其振动，那么在打钻时，尽量保证钻机贴着岩面。钻孔期间，为了保证施工质量，应该使用清水钻进，且在开孔时，需要遵守的原则为大水量、慢速度、轻减压等。更换钻杆时，应该对钻杆进行充分检查，比如钻杆中心水孔是否堵塞、钻杆是否弯曲、有无损伤等；（3）注浆：以设计参数为依据，对注浆液进行配置，过滤已配置好水泥可以采用1mm筛。过滤之前，应该对注浆管进行仔细检查，是否出现堵塞现象等，只有在通畅的基础上，方可将筛与注浆系统相连。注浆系统接好后，在孔口混合器后方可将注浆泵开启，具体注浆程序如下所示：稀浆液注入后，接着将稠浆液注入；开始时注浆量应该尽量大些随着注浆时间的延长，逐渐减少注浆量；首先将水泥单浆液注入，接着再将双浆液注入。注浆停止的条件为注浆压力达到设计值，并在此注浆压力下，可以持续保持2-3min，在此时间段内，必须确保注浆量与设计要求相符。注浆时，控制其循环长度为8-15m，此外还要给止浆岩预留足够位置，约为2-5m；（4）注浆效果的检查：所有设计的注浆孔完成注浆后，必须检查注浆效果，检查方式为钻取岩芯。如果浆液某处存在漏水或扩散不理想等，且漏水量超过10L/min，或单个钻孔也存在渗水现象，且渗水量在0.2L/min以上时，必须针对该孔给予补孔注浆等，直到与设计要求相符为止；（5）结束注浆时，应该遵守以下标准：對于单孔注浆结束应该满足：一是注浆量与注浆压力与设计要求相符，且此状态的维持不得低于10min；二是进浆量必须低于20L/min；三是钻孔的涌水量必须低于0.2L/min；四是钻取岩芯时，注浆液的扩散方式应该均匀饱满；对于全段注浆结束而言：一是所有注浆孔与单孔注浆结束条件相符，且无漏注现象；二是在岩层的分布中，浆液的有效范围为设计要求相符，且注浆结束后，涌水量每天不得超过一个立方；三是注入浆液后，保证洞壁岩体在开挖时必须具有稳定性[1]。
2、应力集中带支护技术
导致应力集中带巷道出现变形的一个主要原因是在巷道开挖之后，导致锚杆四周的岩体出现了严重的破裂，这会导致其锚固能力的明显下降，严重时会导致其完全失效，单纯的应用锚索支护或者是锚杆支护难以保证其能够对顶板的变形与破坏进行有效的控制，针对此特点，可以为其应用锚杆+金属棚支护的方式，在完成巷道的开挖工作之后，先应用锚网来进行支护，然后再依据锚杆的强支撑、高阻力、急增阻的特性，对围岩的变形进行有效地控制，然后应用金属梯形棚开展支护，并要将其放置于两排锚杆的中间位置，在锚杆支护下，巷道发生有限的变形，并释放一定的压力，随着变形量逐渐增大，金属棚的支护阻力也同时逐渐增大，金属支架作为二次支护体，提供足够的支撑力，限制顶板持续变形。
3、破碎顶板支护技术
若巷道的岩性比较差，在完成巷道的开挖之后，受到三向应力状态的作用，容易导致出现失稳冒落，需要采取有效的破碎顶板支护措施，针对此种情况，可以适当的缩小循环进尺，并依据锚杆支护的组合梁理论，对支护参数进行适当调整，以便于对围岩的变形进行有效的控制，另外可以通过改变截割方式与支护方式的方法来提升顶板支护效果。
结语
综上所述，针对特殊复杂的地质条件，比如冒顶、透水等，必须采用应力集中带支护技术、破碎顶板支护技术、注浆等支护方式，不仅可以使围岩力学性质得以改善，使围岩自稳能力得以发挥，还能使掘进施工环境得以极大改善，进而使矿山施工得以顺利进行，可见上述三种支护方式的联合使用，可以有效解决特殊地质条件下存在的支护难题，为今后支护方式的选择奠定基础。
总之，支护技术是煤矿开采中不可缺少的重要工作，对复杂地质条件下的煤矿开采来说，支护技术的运用显得更为重要。今后在煤矿开采过程中，我们需要根据具体的地质情况，采取适当的支护技术， 预防煤矿安全事故的发生，确保煤矿开采顺利进行，促进整个煤矿开采效益的提高。
参考文献
[1] 李术才.张宵.张庆松.等.地下工程涌突水注浆止水浆液扩散机制和封堵方法研究[J].岩石力学与工程学报，2014（3）.
[2] 刘泉声.卢超波.刘滨.等.深部巷道注浆加固浆液扩散机理与应用研究[J].采矿与安全工程学报，2014（5）.
[关键词]特殊复杂地质；支护方式；注浆
中图分类号：TU195+.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0034-01
前言
在本次研究中，所选择的工程实例是某大型矿井，该矿有近五十多年的开采历史，是年代较老的煤矿开采区，加上该煤矿由于小煤窑乱挖乱采，为煤矿的开采工作带来了相当大的技术难度，同时由于小煤窑的破坏导致地质情况复杂，在对煤矿进行开采挖掘时所面临的危险因素也会相应增加。对该煤矿开采带来严重的不利影响。本文基于国内外对类似特殊复杂地质条件的工程处理方案及治理对策，充分结合应力集中带支护技术、破碎顶板支护技术及注浆等，进而保证矿井工程的顺利实施。
1、中深孔注浆及工艺
注浆是指在液压和气压的基础上，通过管路将浆液注入到岩层的空洞、裂隙与空隙中，进而挤出岩层内部空气。一般情况下，浆液具有较强的胶凝能力，经过一系列物理化学变化后，比如硬化、凝固、扩散等，可以充分胶结破碎的岩层，进而对岩层性能具有改善作用，还可以使岩层渗透性得以降低，促进岩层自身承载能力与强度的提升，避免出现岩层变形等现象。根据工程的实际情况，在中深孔工作面的全断面进行高压注浆，可以将浆液均匀有节制的注入到砂土空隙与岩石缝隙中，促进柱状与球状注浆体的形成，在高液压与高气压的作用下，浆液被注入岩层的破裂面，充分利用浆液的胶结性能，对破碎岩块进行黏结，即使在较大面积的变形范围内仍可提升承载能力。注浆加固后，围岩弹性模量的提高量可以提升30%以上，同时也使岩石力学参数得以提升，为工程的顺利实施创造了良好的基础。
中深孔注浆工艺如下：（1）超前钻探：钻注浆孔之前，需要钻凿对水孔深度进行探测，这样做可以充分了解水文地质条件与工程地质，进而充分掌握探测处岩石的涌水压力、涌水量、完整性等，并对注浆技术与注浆参数的选择提供了可靠依据。在掘进面上，利用钻机在前方进行钻探超前深孔约为30m，接着进行注水试验和探测；（2）钻注浆孔：根据设计要求，对钻孔位置进行确定，保证其准确性，为了在钻孔时，充分减小其振动，那么在打钻时，尽量保证钻机贴着岩面。钻孔期间，为了保证施工质量，应该使用清水钻进，且在开孔时，需要遵守的原则为大水量、慢速度、轻减压等。更换钻杆时，应该对钻杆进行充分检查，比如钻杆中心水孔是否堵塞、钻杆是否弯曲、有无损伤等；（3）注浆：以设计参数为依据，对注浆液进行配置，过滤已配置好水泥可以采用1mm筛。过滤之前，应该对注浆管进行仔细检查，是否出现堵塞现象等，只有在通畅的基础上，方可将筛与注浆系统相连。注浆系统接好后，在孔口混合器后方可将注浆泵开启，具体注浆程序如下所示：稀浆液注入后，接着将稠浆液注入；开始时注浆量应该尽量大些随着注浆时间的延长，逐渐减少注浆量；首先将水泥单浆液注入，接着再将双浆液注入。注浆停止的条件为注浆压力达到设计值，并在此注浆压力下，可以持续保持2-3min，在此时间段内，必须确保注浆量与设计要求相符。注浆时，控制其循环长度为8-15m，此外还要给止浆岩预留足够位置，约为2-5m；（4）注浆效果的检查：所有设计的注浆孔完成注浆后，必须检查注浆效果，检查方式为钻取岩芯。如果浆液某处存在漏水或扩散不理想等，且漏水量超过10L/min，或单个钻孔也存在渗水现象，且渗水量在0.2L/min以上时，必须针对该孔给予补孔注浆等，直到与设计要求相符为止；（5）结束注浆时，应该遵守以下标准：對于单孔注浆结束应该满足：一是注浆量与注浆压力与设计要求相符，且此状态的维持不得低于10min；二是进浆量必须低于20L/min；三是钻孔的涌水量必须低于0.2L/min；四是钻取岩芯时，注浆液的扩散方式应该均匀饱满；对于全段注浆结束而言：一是所有注浆孔与单孔注浆结束条件相符，且无漏注现象；二是在岩层的分布中，浆液的有效范围为设计要求相符，且注浆结束后，涌水量每天不得超过一个立方；三是注入浆液后，保证洞壁岩体在开挖时必须具有稳定性[1]。
2、应力集中带支护技术
导致应力集中带巷道出现变形的一个主要原因是在巷道开挖之后，导致锚杆四周的岩体出现了严重的破裂，这会导致其锚固能力的明显下降，严重时会导致其完全失效，单纯的应用锚索支护或者是锚杆支护难以保证其能够对顶板的变形与破坏进行有效的控制，针对此特点，可以为其应用锚杆+金属棚支护的方式，在完成巷道的开挖工作之后，先应用锚网来进行支护，然后再依据锚杆的强支撑、高阻力、急增阻的特性，对围岩的变形进行有效地控制，然后应用金属梯形棚开展支护，并要将其放置于两排锚杆的中间位置，在锚杆支护下，巷道发生有限的变形，并释放一定的压力，随着变形量逐渐增大，金属棚的支护阻力也同时逐渐增大，金属支架作为二次支护体，提供足够的支撑力，限制顶板持续变形。
3、破碎顶板支护技术
若巷道的岩性比较差，在完成巷道的开挖之后，受到三向应力状态的作用，容易导致出现失稳冒落，需要采取有效的破碎顶板支护措施，针对此种情况，可以适当的缩小循环进尺，并依据锚杆支护的组合梁理论，对支护参数进行适当调整，以便于对围岩的变形进行有效的控制，另外可以通过改变截割方式与支护方式的方法来提升顶板支护效果。
结语
综上所述，针对特殊复杂的地质条件，比如冒顶、透水等，必须采用应力集中带支护技术、破碎顶板支护技术、注浆等支护方式，不仅可以使围岩力学性质得以改善，使围岩自稳能力得以发挥，还能使掘进施工环境得以极大改善，进而使矿山施工得以顺利进行，可见上述三种支护方式的联合使用，可以有效解决特殊地质条件下存在的支护难题，为今后支护方式的选择奠定基础。
总之，支护技术是煤矿开采中不可缺少的重要工作，对复杂地质条件下的煤矿开采来说，支护技术的运用显得更为重要。今后在煤矿开采过程中，我们需要根据具体的地质情况，采取适当的支护技术， 预防煤矿安全事故的发生，确保煤矿开采顺利进行，促进整个煤矿开采效益的提高。
参考文献
[1] 李术才.张宵.张庆松.等.地下工程涌突水注浆止水浆液扩散机制和封堵方法研究[J].岩石力学与工程学报，2014（3）.
[2] 刘泉声.卢超波.刘滨.等.深部巷道注浆加固浆液扩散机理与应用研究[J].采矿与安全工程学报，2014（5）.