三锚_联合支护在软岩巷道的应用及数值模拟研究

忌弟119期

doi:10.3969/j.issn.1005—2798.2009.09.011

“三锚"联合支护在软岩巷道的应用及数值模拟研究

孟庆彬1,孔令辉1,门燕青1,王岩岩2

(1.山东科技大-g土木建筑学院,山东青岛266510;2.哈尔滨工业大学(威海),山东威海264209)摘要:针对彭庄煤矿巷道岩层节理、裂隙发育,特别是薄页岩层含水丰富,岩层软化严重的特点,提出了采用“三锚”联合支护技术对软岩巷道进行支护,并用FLAC3D软件进行数值模拟,模拟结果与现场监测数据进行对比验证。工程实践表明,该联合支护方式有效地控制了巷道的持续变形,成功地解决了节理裂隙岩体在地下水侵蚀下巷道支护的难题,为解决类似复杂条件下的巷道支护难题提供了借鉴经验,具有较大的推广价值。关键词:软岩巷道;“三锚”联合支护;作用机理分析;数值模拟中图分类号:TD353+.6

文献标识码:B

文章编号:1005.2798(2009)09.0028.04

工程概况

彭庄煤矿是鲁能集团在山东省菏泽市巨野煤田

面顶板中没有坚硬稳定岩层、围岩破碎区范围较大,那么无法将锚杆固定到坚硬岩层或者未松动岩层,这时悬吊理论就不适用了;另一方面岩体的强度相对降低,形成拱的强度也降低,松动圈的范围较大,锚杆的组合作用形成的组合梁、组合拱就不存在了。

为改变锚杆支护的缺陷,提高支护效果,降低支护成本,势必要改善支护强度。增加支护强度有三

的新建矿井,设计生产能力45万t/a,开采水平为

一420

m,矿井地质条件比较复杂。彭庄矿巷道岩

层节理、裂隙发育,特别是薄页岩层含水丰富,岩层软化严重。

据彭庄矿井副井井筒检查孔基岩工程地质指标测试结果,岩石以泥岩、泥质砂岩、细砂岩、中砂岩、粉细砂岩互层为主。其中泥岩、泥质砂岩的强度底,松散破碎,自承能力差,自稳时间短,具有高饱和吸水性、强烈的膨胀性和流变性,抗干扰性弱,并且彭庄煤矿又是一个富水煤矿,薄页岩层含水丰富。这些因素导致巷道难支护,巷道收敛变形持续增长,流变显著,严重地影响了矿井的正常施工和生产。

种方法:①增加锚杆的长度,使锚杆完全通过松动

圈,锚固到到坚硬岩层或者未松动岩层;②改善围岩

自身的物理力学性质,增加围岩强度;③采用联合支

护,充分发挥各个单一支护方式的优点,进而增加支护强度,降低巷道维护成本。

从围岩注浆加固机理"“1可知,注浆后浆液将松散破碎的围岩胶结成整体,提高了围岩岩体强度,充分调动围岩自承能力;利用锚注充填围岩裂隙,在围岩中可以形成一个浆液扩散加固拱,配合锚喷支护,可以形成一个多层组合拱,即喷网组合拱、锚杆压缩带组合拱及浆液扩散加固拱,从而扩大了支护结构的有效承载范围,提高了支护结构的整体性和承载能力。由此可知,通过注浆来增加组合梁、组合拱的强度是最可靠有效的。对于节理裂隙发育或复杂条件下的软岩巷道,通过增设锚索"q1将高应力向围岩深部传递,改善围岩受力状态,增加支护强度,提高巷道的稳定性,将三者有机的结合起来就能有效地控制破碎围岩巷道的变形和破坏。2.2.2对关键部位加强支护

一般来说,软岩巷道的顶角、底角是必须采取加强支护措施的“关键部位”,当巷道支护强度不足时,则会首先破坏,进而导致其它部位失稳,最终使得巷道整个断面失稳破坏,所以对软岩巷道的关键

2“三锚”联合支护作用机理分析

2.1

“三锚”联合支护技术简介

“三锚”联合支护…是将锚杆支护、锚注加固、锚

索加固三种岩土加固技术同时运用于巷道或硐室支护。对软岩巷道,任何单一的支护方法都难以控制巷道的变形,工程实践证明,“三锚”联合支护对复杂条件下的软岩巷道的支护效果显著,有效地控制了围岩的持续变形,预防了巷道的冒顶和底鼓,节约了巷道支护成本,取得了巨大的经济效益和社会效益,为成功解决此类巷道的支护难题提供了借鉴经验。2.2“三锚”联合支护作用机理分析

2.2.1增加支护强度

锚杆支护旧。41有一定的适用范围,超出特定的范围,锚杆支护就失效了。对于节理裂隙岩体,一方

收稿日期:2009-05.11

作者简介:孟庆彬(1985一)。男,山东菏泽人,在读硕士研究生,研究方向为岩体加固理论与应用技术的研究。

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万方数据 

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