软岩巷道的锚网索喷注联合支护技术
软岩巷道的锚网索喷注联合支护技术
分析了软岩巷硐稳定性影响的因素，总结了软岩巷道的支护治理原则。并结合现场实际提出了具有针对性的以“锚、喷、网”支护为主、以锚索、注浆支护为辅的支护方案，通过现场仪器试验，证明支护效果较理想。
标签：软岩巷道二次支护锚喷支护
1 概述
对软岩巷硐进行维护在煤矿生产建设中一直没有得到有效的解决，困扰着煤矿的生产。在软岩巷道施工中，由于围岩变形量比较大，在一定程度上影响了其稳定性，同时增加了施工的难度，并且巷道屡遭破坏，导致维修的次数大大增加，并且需要对其进行多重维护，严重影响矿井的正常生产和安全运行。由于煤矿的实际生产条件存在差异，使得国内外无法形成统一的支护方法。为了取得良好的支护效果，只有对其力学原理进行具体分析，采用科学合理的支护措施。
我矿井为垂深210m的斜井，泥岩及砂质泥岩共同构成斜井所处的岩层结构，对于该岩层机构来说，其泥岩的特点是：裂隙多，层理复杂，易风化，低强度，并且遇风风化、遇水膨胀，泥化现象比较严重。在对井巷进行施工的过程中，对巷道进行维护难度较大，尤其是部分巷道已经发生严重的变形，在一定程度上对其进行多次修复，但是仍难以确保其稳定。
2 巷硐变形原因
导致巷道发生严重变形的原因主要表现在：首先，巷道断面较大，层理较多，并且应力分布不均；其次，构成巷硐围岩的泥岩和砂质泥，岩层强度低，完整性差。另外，掘进后处于稳定期的巷硐，在一定程度上发生着持续蠕变；巷硐两帮的较大变形及底板鼓起直接影响巷硐围岩的整体稳定性，这些因素在一定程度上，导致难以对巷硐进行围护。
3 巷硐治理支护技术
3.1 巷硐治理的控制原则
①预留断面，二次支护，对围岩、帮角等进行固结和加固。②在掘进巷硐过程中，产生集中应力，围岩强烈变形，通过“锚、喷、网”支护体系对围岩变形进行控制，需要进行复喷处理。③对围岩进行预应力锚索支护和注浆加固，避免巷硐掘出后稳定期间出现较大的、长时间的蠕变。④对帮、底进行加固处理，是确保巷道两帮整体稳定性的重点，受巷道帮、底变形的影响和制约，通过用倾斜锚杆和倾斜锚索对巷道底角进行加固，同时对两帮、底角和底板通过高效速凝材料进行注浆加固处理。
锚网索喷支护技术规范
锚网索喷支护技术规范 1 范围 本标准规定了锚网索喷巷道支护技术要求。 本标准适用于集团公司所属矿井锚网索喷支护巷道。 2 规范性引用文件 本标准中涉及规范性引用文件，凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。 煤矿安全技术操作规程 GB 50511-2010 煤矿井巷施工规范 GB 50213-2010 煤矿井巷工程质量验收规范 GB 50086-2001 锚杆喷射混凝土支护技术规范 MT 146.1-2002 树脂锚固剂行业标准 煤矿安全质量标准化基本要求及评分办法（试行）煤安监行管…2013?1号3 技术要求 3.1材质要求 3.1.1锚杆、锚盘、螺母、让压构件的材质、品种、规格、强度必须符合设计要求，锚杆各构件强度与设计锚固力要匹配。不同规格的锚杆进场后，同一规格的锚杆每1500根或不足1500根的抽样检验不少于1次。 3.1.2 锚杆种类。根据集团公司实际，规定允许使用的锚杆种类包括以下五种：3.1.2.1等强螺纹钢树脂锚杆。钢材屈服强度要求不低于335MPa，钢材宜选用螺纹钢、碳素结构钢，直径在Φ18mm、Φ20mm、Φ22mm及以上选取。 3.1.2.2高强预应力左旋无纵肋螺纹钢树脂锚杆 1）钢材屈服强度要求在335MPa、500MPa和600MPa三种规格的碳素钢或低合金高强度结构钢中选取，直径在Φ20mm、Φ22mm、Φ25mm及以上选取。 2）高强锚杆尾部采用滚丝工艺。锚盘采用厚度不小于8mm的20MnSi钢板制作，其尺寸应不小于120×120mm或Φ120mm。三点支撑抗压试验强度不低于设计锚固力。 3）高强预应力左旋无纵肋螺纹钢树脂锚杆实验要求：尾部螺纹部位的破断载荷大于杆体的破断载荷，主要表现在抗拉试验中，锚杆破断位臵应在杆体部位，尾部螺纹部位破断或尾部螺纹与杆体交接部位破断视为不合格。除做屈服载荷实验外，应在杆体滚压螺纹部做抗弯试验。抗弯试验以Φ175mm为弯芯直径，受弯部位为杆体与尾螺纹交接部位，要求90°弯曲时受弯部位不得脆断。抗剪切强度为屈服强度的0.6～0.8倍。
关于矿压应力带锚梁网索联合支护的
124 沛城煤矿生产能力30万t /a ，井田呈单斜构造，煤层赋存标高－1000～－175m，煤层平均倾角36°，井田范围断层发育，对掘进回采十分不利。目前东翼回采已基本结束，三七采区为矿井主采区，并且此采区的8个工作面已回采6个，采区服务年限基本趋于尾声，矿井接续紧张，找煤工作已迫在眉睫。为了缓解接续紧张，沛城煤矿决定开采放弃的7379工作面。 1 工程地质条件 图1 7379材料巷位于三七采区，布置在煤层中跟底板掘进，煤层厚度在3.0～5.2m之间，平均厚约 4.1m，受火成岩侵蚀影响，厚度变化较大；顶板为2.2m粉砂岩、中砂岩；底板为粉砂岩、砂岩。煤该巷水平标高－800～－788m；上部为7377工作面采空区，东部为7378探煤巷。施工中将遇到两个斜交断层，将从7377运输巷绕道下部穿过，根据采区其他掘进巷道及回采工作面矿压观测资料分析，该区域地压明显，如图1所示。 2 巷道支护的技术难点与支护方案 2.1 技术难点 2.1.1 巷道掘进40m，后部巷道变形量较大，矿压显现较明显，主要表现在：煤炮较频繁，造成掉顶、片帮、托盘崩盘；巷道变形，顶帮向巷道空间移近，造成断面尺寸缩小、达不到设计要求；顶板破碎，出现兜网、梯梁扭曲变形甚至掉顶。给安全造成威胁，常规的锚网不能满足支护强度的 要求。 2.1.2 掘进过程中遇到两条对巷道支护影响较大的断层，巷道未摆脱断层裂隙发育带和断层构 造带的影响，对巷道稳定性和维护极为不利。 2.1.3 巷道上部距三七-800探煤车场较近，空间距离影响了锚杆支护的组合梁作用和加固拱作 关于矿压应力带锚梁网索联合支护的探讨 李厚领 （华润天能徐州煤电有限公司沛城煤矿，江苏 徐州 221600） 摘要： 沛城煤矿7379材料巷在采空区、构造带等矿压应力区，具有复杂的地质条件，巷道煤炮较频繁，造成掉顶、片帮、托盘崩盘、顶板破碎，出现兜网巷道变形，巷道支护问题日益突出。文章以7379材料巷为研究对象，分析了矿压应力带围岩变形特征，尝试了矿压应力带锚杆强化支护技术，通过实践，所采取的支护参数有效地控制了围岩的变形，满足了矿井安全生产的要求。关键词： 矿压应力带；锚梁网索；围岩变形特征；强化支护中图分类号： TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）28-0124-022012年第28期（总第235期）NO.28.2012 （CumulativetyNO.235）
煤矿巷道支护技术获重大突破锚注支护成果获国家科技进步二等奖
煤矿巷道支护技术获重大突破锚注支护成果获国家科技进步二等奖 在2月28日召开的国家科学技术奖励大会上，淮北矿业集团等四家单位合作完成的“高应力极软岩工程锚注支护机理及技术研究与应用”成果，荣获国家科学技术进步二等奖。 由淮北矿业集团、山东科技大学、淮南矿业集团、中国矿业大学合作完成的这项成果，标志着我国在煤矿巷道支护技术领域方面取得重大突破。 近年来，随着我国煤矿开采范围和开采深度逐渐加大，矿井开采深度在600米以上的高应力极软岩巷道分布越来越广泛。在应用传统的锚杆、U型钢等支护方式时，围岩和支护数月就遭到破坏，严重影响矿井的安全与生产。 淮北矿业集团是一个拥有10多座矿井、年产原煤2000万吨的国有特大型煤炭企业，大部分矿井的煤炭属于三软煤层，给巷道支护增加了很大难度。从上个世纪90年代开始，淮北矿业集团就组织科研人员对高应力极软岩巷道技术难题进行攻关，率先在临涣煤矿、祁南煤矿等矿井进行锚注支护的工业性研究与应用，并与山东科技大学、淮南矿业集团、中国矿业大学携手合作，开始进行
高应力极软岩工程锚注支护机理及技术研究与应用。 据有关专家介绍，锚注支护是利用锚杆兼做注浆管实现外锚内注的支护方式。经过长达10年的研究、实验、应用，科研人员先后攻克了锚注一体化、锚封一体化、可控压注浆、浆液扩散规律及控制、锚注岩体物理力学性质测试、锚注岩体声波测试等技术难关。其中，在国内外首次研制成功的外锚内注式注浆锚杆、可控压内注浆锚杆，分别获得了国家专利。 该项技术成果先后在全国15个矿区大规模推广应用，锚注支护巷道累计长度为17.5万米，节约资金高达4.9亿元。2001年11月，安徽皖北煤电集团祁东煤矿发生突水淹井事故，排水历时4个月，U型钢支护、锚喷支护等支护方式的巷道均遭破坏，只有锚注支护的680米主大巷完好无损。 据淮北矿业集团副总工程师李明远介绍，目前，我国煤矿井下有高应力极软岩巷道几百万米，水利、矿冶、交通、土建等行业的松岩体高边坡工程治理，深基坑和高坝体的加固，软围岩的大型硐室和隧道支护，都可以应用锚注支护新技术。
煤矿巷道顶板锚网索联合支护安全技术措施
20101回风顺槽顶板锚网索联合支护 补充安全技术措施 编制人： 施工单位：浩然煤业机掘队 编制日期：2019年8月16日 执行日期：2019年8月17日
浩然煤业巷道顶板锚网索联合支护 补充安全技术措施 为了合理有效地对20101回风顺槽顶板进行锚网索联合支护，确保掘进施工安全，根据目前20101回风顺槽已掘进100m的地质情况：巷道顶板破碎，煤岩层起伏变化频繁，造成巷道顶部局部漏顶、巷道成形不好等现象的发生；按照公司调度会议要求，浩然煤业机掘队项目部特对20101回风顺槽顶板锚网索联合支护补充编制以下安全技术措施。 1、顶板支护 采用Φ20mm×2000mm左旋螺纹钢锚杆，间排距改为800mm×800mm，每排6根，方形高强度蝶型钢托板，钢筋网用Φ6mm钢筋焊制成方格网，网要压茬连接，搭接长度不小于100mm，联网采用14号铁丝要孔孔相连，双丝双扣，绑扎牢固绑死扭结不少于3圈。连接点要均匀布置，间距200mm。钢带Ф10mmH型。每间隔两排锚杆第三排中间两根锚杆换打成4m锚索。第三排锚杆支护内Ф17.8×4000(mm)锚索，锚索间距800mm，排距2400mm，锚索托板规格为300mm×300mm，厚16mm。对称布置每排2根；巷内Ф17.8×7000(mm)锚索，锚索间距1300mm，排距2400mm，对称布置每排2根；锚索托板规格为300mm×300mm，厚16mm （详见附图）。
2、预防局部漏顶 巷道顶部破碎地段打好锚杆和锚索后采用先加铺设菱网形再铺设钢筋网支护方式，钢筋网规格：钢筋φ6mm圆钢焊制成方格网，网格边长为100mm的正方形。菱形网规格：φ3.5mm优质低碳钢丝焊制而成，网格边长为50mm的正方形。局部漏垮处采用增打锚杆或锚索填加木材接顶加强支护。 3、掘进机切割工艺： 采用横向往复式截割，先将截割头调至巷道的左下部，伸出截割部，由巷道左下部煤壁开口进刀，进刀深度以0.8m 为宜，左右摆动先割出槽窝，然后按照自下而上从左到右(1.5-2.1m)由煤至岩石的顺序进行截割，当割至永久支护达到或接近最大空顶距时,必须停止掘进,按临时支护的支护工艺进行临时支护，再在临时支护的掩护下进行锚杆支护，达到最小空顶，然后方可继续向前掘进并以此循环（详见附图）。 每个小班结束后，安全隐患必须当班处理，永久支护达到最小空顶距要求。 其它施工要求严格按20101回风顺槽作业规程执行。 2012年8月16日
锚网索联合支护在深井大断面切眼的应用王凤昌
锚网索联合支护在深井大断面切眼的应用 王凤昌 （莱芜市钢城区煤炭工业局，山东莱芜271104） 摘要该文通过对潘西煤矿后六采区煤19顶板岩性分析，提出了对6197综采面切眼进行锚网索联合支护设计方案，实现了快速施工，保证了支护质量，降低了综合施工成本。 关键词锚网索联合支护深井煤巷应用 中图分类号TD353文献标识码B 潘西煤矿6197工作面设计走向长2100m，倾斜宽169m，开采煤层为煤19。本区煤层为较稳定的中厚煤层，煤厚0．1 3．3m，平均煤厚1．8m，含夹矸一层，厚0 0．7m，平均0．2m，西部靠近切眼夹矸较厚，东部受煤层变薄影响，无夹矸。煤层倾角22 34?平均倾角28?。煤层顶底板岩性见表1。 6197切眼布置在19层煤中，根据相临6196运输巷矿压观测资料，140d时间水平移近量最大为236mm，垂直移近量最大为546mm，其中，顶板下沉量最大为42mm，底板底鼓量最大为504mm；该巷顶板岩石比较脆，易破碎，6197切眼顶板按Ⅳ类管理，尤其是遇地质构造时，会造成岩石破碎。 6197工作面切眼断面为矩形，掘进断面宽7000mm，高2800mm；净断面宽6800mm，高2600mm。开门处巷道底板标高－715m，埋深927．7m。 *收稿日期：2011－07－06 作者简介：王凤昌（1975－），男，山东莱芜人，工程师，1997年毕业于山东矿院，现任莱芜市钢城区煤炭工业局副局长，主要从事煤炭安全生产技术管理工作。 表1煤层顶底板岩性 顶、底板名称岩石名称厚度（m）特征 基本顶中砂岩19 基本顶为浅－灰白色中砂 岩，坚硬稳固不易冒落，厚 19m，f=6 直接顶粉砂岩6．5 顶板为灰色粉砂岩，钙泥质 胶结，层理节理发育，性脆易 碎易冒落，厚6．5m，f=3 4直接底砂质粘土岩3．6 底板为砂质粘土岩，灰色到 褐色，具有可塑性，遇水膨 胀，厚3．6m，f=3 4基本底细砂岩1．4 基本底为细砂岩，灰色，坚硬 致密，不含水，厚1．4m，f=6 8 1支护参数设计 该巷道自6197上巷导50点以西220m处开门，按方位16?8'沿煤19采用综掘机施工全断面一次掘进成巷。先按净断面2600?5800mm掘进完成后，再扩刷两帮至设计断面6800mm。顶板采用9根锚杆、2条W 钢带和3根锚索交错布置压金属网支护，左 、右两帮分别采用各4根锚杆和W型钢护板压金属网支护。1．1锚杆支护参数 了水和空气对煤体的氧化和剥蚀作用，延长了煤层的自然发火期。切眼使用预应力锚索，形成锚杆、钢筋网、混凝土、预应力锚索的加固体，与煤体一起构成“刚性梁”整体承受外来压力，从而保证巷道的稳定。 5支护对比 （1）通过打前探支架和台阶式施工提高了支护效果，防止了煤体因暴露时间过长而引起的抽漏现象。 （2）采用锚网、锚索支护解决了在松软煤层中施工，巷道变形量大、平整度很难控制、喷碹造型不美观、地质条件复杂等缺点。 （3）进行喷碹支护，隔绝了空气与煤体的接触，防止了抽顶和煤体的氧化，预防煤层自然发火的问题。 （4）通过观察，掘进期间巷道变形程度较少，保持了顶板的完整性，提高了支护的安全可靠性。同时简化了施工工艺。 （5）此种支护方法提高了掘进速度，缩短了切眼施工工期。 （6）安全状况得到明显改善。过去在施工切眼时使用单体木梁支护，经常出现局部冒顶、压力大、巷道变形严重等事情，在该切眼施工中未发生此类现象。 （7）支护形式的改变，比以前切眼单体钢梁支护节省了材料，节省了人工费用，降低了工人的劳动强度，加快了施工速度。 （8）综采支架安装时，不用回收和替柱，安装时间短。 412012年第1期
浅谈煤矿软岩巷道支护技术
浅谈煤矿软岩巷道支护技术 随着煤矿开采技术的成熟，开采深度的不断深化、开采规模的扩大，巷道损坏程度逐渐的扩大。软岩巷道支护一直是巷道工程的一个疑难点。软岩巷道的支护与使用维护优劣程度，直接影响到煤矿安全高效生产。文章通过对软岩巷道的概念、支护原理、支护原则、支护类型、支护对策等方面进行论述。 标签：软岩巷道；支护；原理；原则 1 软岩的基本概念 软岩是在特定的环境下，塑性变形明显的岩体。这种岩体多是泥岩、粉岩等。软岩的特点可以用软、弱、松、散概括。在煤矿巷道支护施工中，巷道围岩就是需要施工的岩体；工程力是指岩体上的重力、应力、水作用力、膨胀应力等。软岩通常分：低强度高膨胀性软岩、高应力软岩、极破碎软岩、复合型软岩四类。 1.1 低强度高膨胀性软岩，围岩质地破碎、强度偏低、遇水变形，对施工中的震动耐受力差。巷道围岩变形迅速，给支护带来很大困难。由于软岩中的泥质成分和结构面确定了软岩的特征，导致软岩产生塑性变形。软岩通常具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性、扰动性等特性。 1.2 我国煤矿开采深度逐年增加，使得一些矿井重力引起的垂直应力骤增，构造应力场错综复杂；在高应力条件下，扰动影响剧烈，围岩破坏程度加剧，涌现新裂纹致使煤岩体积扩大，扩容膨胀。 1.3 极破碎软岩巷道围岩内节理不同、裂隙等结构面，围岩支体破碎、稳定性差。巷道掘进工作中可能发生冒顶和片帮，给支护作业带来诸多不便。 1.4 复合型软岩指上述3种软岩类型各种组合。 2 软岩巷道支护原理与支护原则 2.1 支护原理 软岩巷道支护的重点在于发掘自承能力。支护原理：依据岩层特性，地压来源，运用科学设计方法，使支护体系和施工过程能够适应围岩变形的种种情况，从而达到控制围岩变形、维护巷道稳定的宗旨。 （1）改变思想，支护结构和强度和围岩自承能力相适应，与围岩变形及强度相结合，实践证明，单纯提高支护刚度的做法是难以达到预期效果；（2）适当卸压、加固与支护相结合的方法相辅相成，运筹帷幄，高应力区，需要卸力合理，对变形大的区域，要让度适量，支离破碎区域，进行整体加固；（3）对于围岩变形量测定，及时掌握围岩变形的活动状态，根据测定结果予以反馈，以确定二次
软岩巷道的锚网索喷注联合支护技术
软岩巷道的锚网索喷注联合支护技术 分析了软岩巷硐稳定性影响的因素，总结了软岩巷道的支护治理原则。并结合现场实际提出了具有针对性的以“锚、喷、网”支护为主、以锚索、注浆支护为辅的支护方案，通过现场仪器试验，证明支护效果较理想。 标签：软岩巷道二次支护锚喷支护 1 概述 对软岩巷硐进行维护在煤矿生产建设中一直没有得到有效的解决，困扰着煤矿的生产。在软岩巷道施工中，由于围岩变形量比较大，在一定程度上影响了其稳定性，同时增加了施工的难度，并且巷道屡遭破坏，导致维修的次数大大增加，并且需要对其进行多重维护，严重影响矿井的正常生产和安全运行。由于煤矿的实际生产条件存在差异，使得国内外无法形成统一的支护方法。为了取得良好的支护效果，只有对其力学原理进行具体分析，采用科学合理的支护措施。 我矿井为垂深210m的斜井，泥岩及砂质泥岩共同构成斜井所处的岩层结构，对于该岩层机构来说，其泥岩的特点是：裂隙多，层理复杂，易风化，低强度，并且遇风风化、遇水膨胀，泥化现象比较严重。在对井巷进行施工的过程中，对巷道进行维护难度较大，尤其是部分巷道已经发生严重的变形，在一定程度上对其进行多次修复，但是仍难以确保其稳定。 2 巷硐变形原因 导致巷道发生严重变形的原因主要表现在：首先，巷道断面较大，层理较多，并且应力分布不均；其次，构成巷硐围岩的泥岩和砂质泥，岩层强度低，完整性差。另外，掘进后处于稳定期的巷硐，在一定程度上发生着持续蠕变；巷硐两帮的较大变形及底板鼓起直接影响巷硐围岩的整体稳定性，这些因素在一定程度上，导致难以对巷硐进行围护。 3 巷硐治理支护技术 3.1 巷硐治理的控制原则 ①预留断面，二次支护，对围岩、帮角等进行固结和加固。②在掘进巷硐过程中，产生集中应力，围岩强烈变形，通过“锚、喷、网”支护体系对围岩变形进行控制，需要进行复喷处理。③对围岩进行预应力锚索支护和注浆加固，避免巷硐掘出后稳定期间出现较大的、长时间的蠕变。④对帮、底进行加固处理，是确保巷道两帮整体稳定性的重点，受巷道帮、底变形的影响和制约，通过用倾斜锚杆和倾斜锚索对巷道底角进行加固，同时对两帮、底角和底板通过高效速凝材料进行注浆加固处理。
锚网索梁喷联合支护在深部软岩中的应用
锚网索梁喷联合支护在深部软岩中的应用 单忠祥 （龙煤集团鹤岗分公司开拓技术处，黑龙江鹤岗154100） 摘要该文论述了矿井深部巷道应用锚网索梁喷联合支护方式的作用、原理、施工工艺，阐述了该支护方式的优点，可操作性，取得了较好的经济效益，从而促进矿井深部软岩锚网索梁喷联合支护的推广应用。 关键词锚喷砌碹锚网索梁松动圈 中图分类号TD353+．9文献标识码B 1工程概况 益新煤矿三水平北一石门区是三、四水平延深工 程的首采区，北一石门轨道巷是该采区的关键工程。 该轨道巷位于地表下630m，断面13m2。根据地质资 料，该巷将穿11层煤，并且处于F13断层带、破碎带 内。自1993年开始先后采用锚杆喷券支护、工字钢梯 形棚喷券支护、U型钢圆形棚喷券支护、料石砌碹支护 等支护形式，始终末能解决三水平北一石门轨道巷穿 过断层破碎带支护难题。为此，巷道支护采用锚网索 梁喷支护新技术，并于2010年11月10日安全、准确 地与三水平北一石门大巷贯通，解决了这一难题。 2支护方式确定 由于该巷道服务年限长，巷道经过破碎带及深部 软岩，巷道开挖后，如不及时支护，极易抽顶、片帮。巷 道断面毛宽3．9m，毛高3．5m，由于巷道跨度和高度 均不适于一次性爆破成巷，因此采用正台阶施工方法。 上部高度2．3m，下部高度1．2m，上部与下部留6m 平台，上部前进一遍炮，下部跟进一遍，此种方法工序 简单，施工方便，不但作业安全，也有利于节约正规循 环时间，提高掘进速度。巷道采用锚网索梁喷（一梁三 索）联合支护方式。 3支护参数的选择 （1）锚杆选用Φ20mm左旋螺纹钢锚杆，根据加固 拱原理，确定支护参数。 锚杆长度： L=N（1．1+B/10）=1．2?（1．1+4．7/10）=1．88m 锚杆间距：D≤0．5L=0．5?1．88=0．94m 式中：B－巷道跨度m； N－围岩稳定性系数，Ⅴ类围岩取1．2。 锚杆长度取2．5m，间距取0．8m、排距取1．0m。 （2）锚索长度确定：L=L 1+L 2 +L 3 *收稿日期：2011－08－03 作者简介：单忠祥（1961－），男，毕业于黑龙江矿业学院地采专业，大专学历，工程师，现任龙煤矿业集团鹤岗分公司开拓技术处副主任工程师。式中：L－锚索长度； L 1 －锚索外露长度取，0．3m； L 2 －锚索有效长度； L 3 －锚索锚固长度，一般取1 2m。 在锚杆失效的情况下，其潜在冒落高度为1．5倍的巷道宽度，L=8．0m（煤层厚度6m）。 锚索间排距的确定： S a =3（δ a ）/4a2rk 式中：δ a －单根锚索超极限破断力，取260kN； a－巷道宽度，m； r－上覆岩层平均容重，取25．3kN/m3； k－安全系数，取2 。 图1锚网索梁喷巷道断面图（mm） 通过上式计算锚梁排距为1．0m，锚索梁选择长3．54m的29U型钢加工成拱形梁（见图2）。每根梁打3根锚索，梁距0．8m，钢筋网选择规格1．0?2m，网眼规格75?75mm，Φ4mm圆钢制成。使用425#水泥，水泥与沙石按1：2：2配比，水灰比0．45，混凝土标号达到200#，最终喷碹厚度为150mm。锚固剂选择聚脂树酯锚固剂，选用快速和中速两种，锚索锚固剂直径为23 mm，锚杆锚固剂为25mm，当锚索或锚（下转第33页） 13 2012年第3 期
软岩巷道支护技术发展现状分析
软岩巷道支护技术发展现状分析 耿志光 (河南工程学院安全工程系郑州451109) 摘要：随着我国新生代煤层的大力开发，软岩矿井的数量也在与日俱增。特殊条件下的巷道施工与维护问题已变得日益突出，并成为影响和制约我国煤炭工业发展的重要因素之一。采用常规的支护方法，已不能满足安全生产的需要。研究有效而经济的软岩支护方法, 是当前生产中急需解决的问题。为此查阅了大量相关科技期刊，对多个典型软岩矿井的支护技术进行分析，总结了我国软岩支护的发展现状。这对提高我国软岩支护的技术水平，提高经济效益，都有着十分重要的意义。 关键词：软岩；支护技术；发展现状 1引言 由于深部岩体处于复杂的工程地质环境，使深部岩体表现出的力学特性与浅部开采时往往具有很大的差异，并且，随着开采深度的增加，伴随着硬岩矿井向软岩矿井的转型。在浅部开采基础上发展起来的传统支护理论、设计方法及技术已难以适应深部巷道支护的要求，尤其是深部软岩巷道支护设计及实际的需要[1]。 随着其开采深度不断增加, 受高应力的影响, 软岩问题愈趋严重, 深部围岩处于软岩状态, 施工条件趋于复杂化, 巷道及硐室支护的难度和破坏程度不断增加[２]。底臌是煤矿巷道中经常发生的动力现象, 巷道底臌使断面缩小, 阻碍运输、通风和人员行走, 因底臌而造成巷道报废的现象时有发生, 严重影响生产和威胁安全[3]。软岩巷道支护问题日益突出。研究高效而经济的软岩巷道支护方法,是目前矿井生产急需解决的问题。 2软岩巷道的特征 2.1软岩的概念 软岩是我国煤炭系统的习惯用语, 它的概念已不是狭义的字面上的含义。目前人们普遍认可的软岩的概念包括松散型软岩、破碎型软岩、流变型软岩、膨胀型软岩及高地应力型也称硬岩软化型软岩等五种特点岩石。 2.2软岩的基本特征 1)软岩松散破碎, 结构疏松, 容重低, 孔隙率较高, 强度小, 稳定性差。一般软岩多为泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩及粉砂岩组成, 单向抗压强度小于200 Mpa。 2)软岩易吸水崩解, 膨胀性强。软岩膨胀的概念有两个一、专指那些含有膨胀性矿物如高岭石、蒙脱石等的软岩所产生的膨胀变形。二、指软岩岩体向巷道空间的位移变形。 3)软岩巷道自稳性差, 围岩压力大, 来压快, 自稳时间短。多数围岩自稳时间仅几十分钟到几小时。 4）软岩巷道变形量大, 变形持续时间长, 具有流变性能。软岩静压巷道中总变形量超过400-500mm者甚多。变形时 间一般都在1-3个月以上, 甚至半年后仍继续增长。 5）软岩巷道变形速度快, 变形范围广, 底腻明显。 2.3软岩巷道的特征 1）围岩的自稳时间短、来压快所谓的自稳时间, 就是在没有支护的情况下, 围岩从暴露起到开始失稳而冒落的时间。软岩巷道的自稳时间仅为几十分钟到几个小时, 巷道来压快,
软岩巷道掘进支护技术分析
软岩巷道掘进支护技术分析 发表时间：2013-09-16T14:47:26.233Z 来源：《中国科技教育·理论版》2013年第5期供稿作者：贺海军[导读] 巷道开挖工程中会破坏岩体的原岩应力，工程围岩中的应力分布会出现一定的变化。 贺海军汾西矿业紫金煤业公司 031304 摘要基于我国煤矿资源分布的较为广泛，由于各储藏位置的地质结构的差异导致巷道围岩的地质环境也变得更为复杂化，其中涉及软岩巷道掘进支护施工工程占有较大的比例。因而对于软岩巷道掘进支护技术的探讨与研究具有重要的价值作用。本文将对软岩的地质特点以及影响软岩巷道稳定性的因素进行系统的分析，再进一步探讨软岩巷道掘进支护技术。关键词软岩巷道支护巷道掘进 随着国内煤矿开采步伐的不断深入，部分硬岩在开采应力的作用下开始软化，同时一些软岩区域的煤储层也成为的开发的重点，因而对于软岩巷道支护的研究已经成为了煤矿产业可持续发展规划的重点内容，此外，基于软岩本身的地质特点，软岩巷道掘进效率较低且容易出现变形，或受到其他地质环境的影响而遭到破坏，因而严重制约着煤矿产业的经济效益。 一、软岩地质特点以及工程力学特性 一般来说，地质软岩指的是单轴抗压强度小于25Mpa，具有松散、破碎、风化等一系列特征，该定义并非适用于工程实践中，它是在一定的施工环境下才能够成立的，如对于部分浅开挖巷道来说，即便抗压强度较低，但是地应力的水平也较低，因而“地质软岩”并非会呈现出软岩的特性。工程软岩指的是在一定量的工程力的作用下，产生较大塑性变形的工程岩体，在煤矿巷道掘进中，工程围岩是巷道施工中研究的重点，工程岩体往往承受着重力、构造残余应力、水的作用力、工程扰动及膨胀应力等工程力共同的作用，在工程力学的影响下，软岩的地质特征会得到充分的体现，在部分煤矿巷道开挖的场地中，如果选择的支护方式不够科学完善，就会出现坍塌、变形。由于软岩承受工程力的能力较差，因而在设计支护方式时，存在着一定的难度。 二、软岩巷道的支护原理以及支护措施 巷道开挖工程中会破坏岩体的原岩应力，工程围岩中的应力分布会出现一定的变化。巷道开挖工程的不断进行，切向应力力增大而径向应力不断缩小，到达硐壁处时应力达到极限，在两种应力的共同作用下，由于围岩本身的地质特性，其会向巷道的空区发生变形，同时可能会存在一定裂纹，进而对巷道形成一定的破坏能力，而继续掘进，工程围岩的性质将会变得更为恶劣。在围岩应力的基础上，切向应力在硐壁处对达到最大值，进而造成这个区域的岩石迫力屈服发生塑性变形。对于硬岩巷道的支护工程来说，因其强度较高，在巷道掘进中需要控制塑性区与松动去的出现，促使围岩处于弹性状态，进而具有抵御工程应力的极限水平。但是对于软岩掘进工程来说，其要求工程围岩中的岩体达到塑性状态，且需要达到最大的塑性变形。塑性区的出现使应力集中区从硐壁向围岩深部发展,当应力强度超过围岩的屈服强度时,又会出现新的塑性区,如此不断发展。该变化对支护来讲将产生以下两个力学效应:围岩中切向应力和径向应力降低,减小了作用于支护体上的荷载。这种变化能够在巷道支护体上出现两种力学效应：1）工程围岩上应力的减小会有效的减弱支护体的荷载力；2）围岩深部是应力集中的主要方向。由于深部岩石承受着三种不同的应力，因而能够减弱岩体受到工程力的总和。通过对图1与图2的分析可知，在软岩的稳定塑性变形区域内，尽可能以变形的方式释放围岩所积蓄的应力荷载，可以游戏哦啊的保证支护体的稳定，也有利于软岩巷道工程的开展与深入。 图1巷道开挖后围岩中应力分布的曲线 1—未出现塑性区时，切向应力与径向应力的分布曲线，可见，二者平衡；2—塑性区域为半径为R2的圆形区域内的应力分布；3—塑性区域为半径为R3的圆形区域内的应力分布
软岩巷道支护
煤矿软岩巷道支护技术 摘要：煤矿软岩巷道工程支护，尤其是深部高应力软岩巷道支护，一直是矿业工程难点问题之一。随着矿井开采规模的增大和开采深度的不断加大，软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出，软岩问题愈趋严重，直接影响煤矿安全高效生产。本文分析了软岩的概念及分类，提出了软岩巷道支护对策与主要支护形式，并指出了以后软岩巷道支护新的发展趋势。 关键字：软岩巷道；高应力；支护对策 1 引言 由于煤层赋存条件的复杂、多变，煤层开采条件的不可选择性，多数矿井的生产和建设都将面临不同程度、不同数量的软岩巷道开掘及维护难题。特别是服务年限较长的准备巷道、开拓巷道施工、维护，需解决一系列软岩巷道问题，比如巷道自稳时间短、变形大、难维护、返修率高等。加之多数软岩巷道断面较大，巷道变形破坏的影响因素复杂[1]，在支护设计中，要考虑多方面的影响因素。软岩巷道的变形主要体现在顶板下沉量较大，两帮收缩、偏帮、底鼓严重。巷道的变形严重影响到运输、通风、行人的问题，因此寻找合理的支护方式已经迫在眉睫。 2 软岩的概念及分类 工程软岩是指在工程力的作用下，能够产生显著塑性变形的工程岩体[2]。在煤矿巷道支护工程中，巷道围岩就是所研究的工程岩体；工程力则是指作用在工程岩体上的力的总和，它包括重力、构造残余应力、水的作用力、工程扰动及膨胀应力等。该定义揭示了软岩的相对性，实质即工程力与岩体的相互关系。当工程力一定时，不同岩体可能表现为硬岩特性，也可能表现为软岩的特性。而对于同一种岩石，在较低工程力的作用下可表现为硬岩的变形特性，在较高的工程力作用下可能表现为软岩的大变形特性。按其上述特性，大体上可分为4大类：低强度高膨胀性软岩、高应力软岩、极破碎软岩、复合型软岩。 1)低强度高膨胀性软岩巷道，围岩不仅松软、强度低，而目_遇水软化、膨胀，对风、水、扰动十分敏感。巷道围岩变形速度快、变形量大、持续时间长，给支护带来极大困难。软岩之所以能产生显著的塑性变形，主要是因为软岩中的泥质成分和结构面控制了软岩的工程力学特性。软岩一般具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性以及工程扰动性等工程力学特性。 2)我国煤矿开采深度以每年8～12m的速度增加，开采深度超过1000m的煤矿已有数十处，部分矿井重力引起的垂直应力明显增大，构造应力场复杂，地应力高；在高地应力作用下，开采扰动影响强烈，围岩破坏严重，煤岩体的扩容现象突出，表现为大偏应力下的煤岩体内部节理、裂隙、裂纹张开，出现新裂纹导致煤岩体积增大，扩容膨胀。
浅析软岩巷道支护原理与控制技术
浅析软岩巷道支护原理与控制技术 发表时间：2018-08-27T13:40:07.373Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第10期作者：魏涛 [导读] 随着煤矿开采深度的不断增加，井下煤矿巷道将处于更高的地应力环境中，尤其在地质构造活动强烈的地区。 宁夏宝丰能源集团股份有限公司宁夏银川市 750000 摘要：随着矿井开采向深部延伸，原岩应力与构造应力不断升高，使得高应力软岩巷道围岩稳定性控制问题成为困扰煤矿安全生产的主要难题。通过阐述软岩的特性和软岩巷道支护技术，表述了软岩的多样性，在微观上存在差异性，因此构成的软岩巷道的复合型变形力学机制类型存在多样性。说明了软岩巷道支护技术原理和支护原则，并从非线性力学设计介绍新的支护方式。 关键词：软岩巷道；支护原理；支护技术 软岩巷道在我国分布广泛，随着煤矿开采深度的不断增加，井下煤矿巷道将处于更高的地应力环境中，尤其在地质构造活动强烈的地区，井下巷道支护及稳定性更加难以保证。软岩巷道围岩软弱，强度低，具有膨胀性埋深大，地应力水平高。采动荷载作用大变形、高地压、难支护变形时间长、量大、速度快，破坏程度高，传统支护失败。深部软岩巷道显现出显著的大变形、高地压、难支护特点。1、软岩巷道支护原理 我国软岩巷道支护理论早期有于学馥提出的“轴变论”理论，冯豫、陆家梁等在“新奥法”基础上提出的联合支护理论。在此基础上孙钧、郑雨天等提出的锚喷——弧板支护理论，后来中国矿业大学董方庭提出的松动圈理论和方祖烈提出的主次承载支护理论。 1.1 提高围岩自撑能力 围岩暴露后，要立即架设临时支架，临时支架要有较大变形能力和支撑能力，并作为永久支护一部分，与永久支护联为一体共同抵抗地压，当采用锚喷做临时支护时，最好选用可拉伸锚杆或柔性喷层，用一定手段把围岩残余强度与支护形成一体，提高围岩自撑能力和自稳时间。 1.2 永久支护应是封闭型结构，关键是控制底鼓 巷道开凿后，由于施工方法和工艺限制，一般往往不注重底拱封闭时间和施工质量，底板封闭又属隐蔽工程，造成质量低劣、间隔时间长，这正是软岩巷道支护上的薄弱环节，巷道受力后，多先在底板处失稳，然后向上扩展。当永久水沟形成时，由于排水影响更容易造成底板强烈变形和应力重新分布，最后导致巷道变形严重或破坏。因此施工过程中，底拱质量好坏是关键问题。 1.3 支架应有足够变形能力和足够承载能力 当原岩应力较大时，要完全阻止围岩变形和破坏，这就需要高强度、高抗力支架，但由于目前很多条件制约，大面积应用推广高强支架还有一定困难，因此，选用支架时要求支架要有较大变形能力来释放围岩应力，一般在一次支护后间隔一段后架设，让围岩充分变形和围岩自身压能释放后，进行二次支护，这种支护必须在支架允许变形范围内，使支架与围岩相互作用达到平衡，一般多用U型钢可缩型支架来完成。 1.4 严密充填 封闭与加固衬砌中，充填与充填材料亦相当重要，充填不仅使支架或碹体对围岩产生作用，亦能防止围岩松动与脱落，又使支架或碹体均匀受载，提高承载能力。巷道开凿后，围岩在裸露状态下，风化、水化作用使围岩强度大大降低，并失去稳定性，因此及时封闭加固围岩（初喷或复喷）是提高围岩强度和稳定性的必要手段。 2、软岩巷道控制原则 由于软岩工程具有变形速度快、持续时间长、导致变形量大的特征，所以软岩工程应采取科学的支护原则与与对策措施。要根据不同的压力类型选用不同的巷道支护方法，降低围岩应力和先放后让与边让边抗结合，消除“环境效应”对岩体强度的不利影响，根据围岩压力分布特点选择合理的断面形状，通过施工监测动态调整支护设计与参数。 2.1 整体性原则。使支护与围岩形成的复合体发挥协同作用，表现出较大的刚度和较强的抵抗变形能力。 2.2 结构性原则。就是从支护与围岩共同作用形成的复合结构中的应力状态出发，通过加强锚固或增加锚固深度，改善支护结构中关键部位的应力状态，保证支护结构整体应力状态的均衡。 2.3 全面性原则。就是在加强巷道顶帮支护的同时，加强巷道底角和底板围岩的支护，形成全断面支护结构。 2.4 有效性原则。保证形成的支护结构具有较大刚度和较强的承载能力，满足有效抵抗静动压作用巷道围岩碎涨变形和蠕变变形的要求。 2.5 时效性原则。考虑支护体的长时强度，避免支护体在静动压作用下进入屈服状态，导致支护结构不能满足长期稳定的需要。 3、软岩巷道围岩稳定控制技术 工程实践表明，对于软岩巷道，无论是新开巷道、还是实施了多次支护的翻修巷道，其破坏是一个渐进的力学过程，总是从某一个或几个部位开始发生变形、损伤，进而导致整个支护系统的失稳。在软岩巷道变形破坏过程中首先破坏的部位可称之为关键部位，关键部位的形成是软岩巷道发生塑性大变形的力学标志；关键部位产生的原因是软岩巷道发生大变形过程中，由于支护体与围岩变形不协调而引起的。 3.1 高性能锚喷支护技术。即采用高强度、高刚度和高预应力锚杆（索）配合金属网、钢带（钢筋梯）、喷射混凝土等组成复合锚喷支护结构。支护结构根据不同情况加以选择①对于不受动压影响的软岩巷道，可采用锚网喷加锚索或锚网喷加锚索加钢梁（或钢筋梯）耦合支护。②对于受采动影响或高应力区的软岩巷道，可采用锚网喷加锚索加U型钢联合支护或锚网喷加锚索加桁架联合支护。③对于大断面硐室，可采用锚网喷加锚索加钢筋混凝土砌碹或锚网喷加锚索加网壳耦合支护。 3.2 整体让抗压支护技术。预留变形量和二次支护技术，二次支护过早将难以抗拒围岩的初期剧烈变形，二次支护过晚，围岩自身承载能力又会急剧下降，即二次支护在时间和强度上与围岩变形特性不能协调，二次支护的作用下降甚至失效。 3.3 软弱围岩整体转化技术。对于膨胀性软岩（S型）以防水为主；高应力软岩（H型）以卸压为主。节理化软岩（J型）以注浆为