煤矿软岩巷道支护技术
煤矿软岩巷道掘进支护技术研究
中 州煤 炭
总 第２ １ ８ 期
煤 矿 软 岩 巷 道 掘 进 支 护 技 术 研 究
董开 封 ， 丘 富旺
（ 河 南能 源化 工集 团 永煤 公 司 新桥 煤 矿 ， 河南 永城 ４ ７ ６ ６ ０ ０ ）
摘要 ： 分 析 了软 岩 巷 道 围岩 变形 破 坏 特 征 及 原 因 ， 根据 软岩巷道 破坏 机理 ， 对 刘 庄 矿 一５ ６ ０ ｍ开拓 大巷 采用
关键词 ： 软岩巷道 ； 破 坏机理 ； 支 护优 化 ； 矿 压 观 测 中图分类号 ： Ｔ Ｄ ３ ５ ３ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ３— ０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２～ ０ ０ ０ ７— ０ ２
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｓ ｕｐ ｐｏ ｒ ｔ ｉ ｎｇ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｓ ｏ ｆ ｔ Ｒｏ ｃ ｋ Ｒｏ ａ ｄ ｗａ ｙ Ｄｒ ｉ ｖ ｉ ｎｇ ｉ ｎ Ｃｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｅ
Байду номын сангаас
１ 工 程 概 况
正在 掘进 的刘 庄 矿 一 ５ ６ ０ ｍ 开 拓大 巷 ， 轨道巷 、
收缩严 重 ， 增 大 了通 风 阻 力 ， 减 小 了行 人 安 全 距 离 ；
巷道 也 出现 冒顶 掉 渣 的 现 象 ， 严重危及人身 安全。 基 于 以上 情况 ， 改 善巷 道支 护质 量尤为 迫 切 。
Ｄ ｏ ｎ ｇ Ｋ ａ ｉ ｆ ｅ ｎ ｇ ， Ｑ ｉ ｕ Ｆ ｕ ｗ ａ ｎ ｇ
（ Ｘ ｉ ｎ ｑ ｉ ａ ｏ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｅ ， Ｙ ｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ， Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ Ｐ ｒ ￣ｉ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｉ ｄ ． ， Ｙ ｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ４ ７ ６ ６ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
深部高应力软岩巷道支护技术
深部高应力软岩巷道支护技术周俊林;林登阁;王迎东【摘要】近年来，煤炭等矿产资源的开发利用逐步向深部发展，深部软岩巷道大变形、大地压、难支护等特征表现明显，支护问题日益突出。
根据具体情况，安居煤矿千米埋深软岩硐室井下中央泵房，拱墙设计采用锚网索喷＋锚注＋现浇混凝土加固方案，底板采用抗让结合的反底拱及底板注浆治理方案，有效地控制了硐室变形破坏，取得了预期效果。
实践表明，以锚注为核心的锚注联合支护体系，可有效控制深部软岩巷道围岩变形，保证巷道长期稳定。
【期刊名称】《建井技术》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】4页(P29-32)【关键词】高应力软岩巷道;深部;锚注加固技术;数值模拟【作者】周俊林;林登阁;王迎东【作者单位】冀中能源峰峰集团九龙煤矿，河北邯郸，056500;山东科技大学，山东青岛，266510;山东科技大学，山东青岛，266510【正文语种】中文【中图分类】TD353+.9深部软岩巷道稳定性控制一直是国内外矿山工程支护加固的难题之一［1］。
近年来，煤炭等矿产资源的开发利用逐步向深部发展，深部岩体的结构特征与力学性能越来越复杂。
浅部矿井开采中，表现为硬岩特征的岩体，进入深部开采后，往往表现出大变形、大地压、难支护等软岩力学特征［2］，产生了一系列的工程问题。
巷道地应力增大，且水平地应力明显大于垂直地应力，形成高水平地应力［3］。
这些都加剧了软岩巷道围岩变形破坏程度，增大了支护难度［4］。
因此，开展深部高应力软岩巷道支护技术研究，势在必行。
1 深部高应力软岩巷道支护技术20世纪80年代，世界各国巷道支护大多以金属支架为主。
金属支架在浅部矿井开采中，发挥了良好的支护作用，得到了广泛应用［5］。
随着矿井开采深度的加大，深部软岩巷道采用传统的支护方式，已难以保证围岩稳定，不能适应深部开采需要。
目前，世界多数产煤国家采用各种不同类型的锚杆、锚杆桁架及锚索支护方式，其中以美国、澳大利亚尤为明显。
软岩巷道支护技术
世上无难事，只要肯攀登
软岩巷道支护技术
（一）软岩巷道支护原理（1）巷道支护原理
软岩巷道支护时软岩进入塑性状态不可避免，应以达到其最大塑性承载能力
为最佳；同时其巨大的塑性能（如膨胀变形能）必须以某种形式释放出来。
软岩支护设计的关键之一是选择变形能释放时间和支护时间。
（2）最佳支护时间和时段
岩石力学理论和工程实际表明，硐室开挖之后，围岩变形逐渐增加。
以变形
速度区分，可划分三个阶段；即减速变形阶段、近似线性的恒速变形阶段和加速变形阶段。
最佳支护时间是以变形的形式转化的工程力PR 和围岩自撑力PD 最大，工程支护力最小的支护时间
图7-34 最佳支护时间TS
（二）软岩巷道常用支护形式
（1）锚喷网支护
锚喷网支护系列是目前软岩巷道有效、实用的支护形式。
喷射混凝土能及时
封闭围岩和隔离水。
网不仅可以支承锚杆之间的围岩，并将单个锚杆连结成整个锚杆群，和混凝土形成有一定柔性的薄壁钢筋混凝土支护圈。
锚喷网支护允许围岩有一定的变形，支护性能符合对软岩一次支护的要求。
根据围岩条件，也可以不喷射混凝土，仅选用锚网、桁架锚网、钢筋梯锚网、钢带锚网支护，也可以二次喷射混凝土支护。
（2）可缩性金属支架
U 型钢可缩性金属支架具有可缩量和承载能力在结构上的可调性，通过构件
间可缩和弹性变形调节围岩应力。
在支架变形和收缩过程中，保持对围岩的支护阻力，促进围岩应力趋于平衡状态。
我国在U 型钢可缩性金属支架架后充。
煤矿巷道软岩工程的特点及其支护技术
作用， 以 适 应 围岩 变 形 的要 求 ， 最终 达 到 围
题之一 ， 软 岩 引 起 的矿 山 井 巷 的 破 坏 现 象 岩 和 巷 道 稳 定 的 目 的 。 联 合支护 必须是 多 而 且 能 把 深 部 围岩 强度 调 动 起 来 ， 和 浅 部
控制巷道稳定性 ， 这 将 非常普遍 ， 严 重 影 响 着 煤 矿 生 产安 全 、 效 率 种 独 立 的 支护 方 法 的 组合 ， 如 锚喷 和 Ｕ型 钢 支护 岩 体 共 同 作 用 ， 及 效 益 的提 高 。 软 岩 工 程 的 稳 定 与 支 护 技 支架 的 联 合 、 锚 喷 和弧 板 的联 合 等 。 联 合 支 是 软 岩 巷 道 支 护 的 主 流 发 展 方 向 。 软 岩 工 术密不 可分 ， 目前 矿 山 软 岩 巷 道 已 由 过 去 护 是 生 产 建 设 过 程 中 的 产 物 。 如 原 设 计 采 程 支 护 理 论 与 技 术 近 年 来 ， 以锚 杆 、 锚 索 和 三锚” 支护 是 联 合 支 护 的 典 型 单一 的支护形式 ， 逐 步 发 展 为 各 种 多 次 支 用 碹 体 支 护 ， 在 建 设 过 程 中 经 常 翻 修 且 翻 锚 注 为 主 的 “ 护 和 联 合 支 护 形 式 修量过大 ， 为保证安全 ， 在 碹 体 内喷 一 层 混 代 表 ， 它 已 经 成 为 深 部 矿 井 软 岩 巷 道 支 护 凝土 ， 效果极好 。 由于 我 国使 用 Ｕ型 钢 支 架
摘 要： 近年来 ， 随 着煤矿开 采深度 的增加 ， 许 多原来软 岩很 少的矿 区。 矿 区深 部巷 道工程 均呈现 出软 岩工程特征 。 本文 首先 简要 介 绍 了 煤 矿巷道 软 岩工程的特 点 ， 然后介 绍 了煤 矿软 岩工程联合 支护技 术在 ， 最 后谈谈 锚注技术 在开滦 东欢 坨矿 的应 用情 况 。
深井软岩巷道支护技术研究
当代化工研究99Modern Chemical Research丿丿2019•06技术应用与研究深井软岩巷道支护技术研究*刘廷（汾西矿业正佳煤业有限责任公司山西041399）摘要：正佳煤矿巷道围岩属于软岩巷道，巷道掘进支护后围岩变形量大，且难以控制，基于此，笔者在对巷道破坏影响因素分析的基础上，对矿井的软岩巷道支护方案进行了设计，并对巷道支护效果进行监测分析，结果表明：采用锚网索喷支护+底板采用注浆锚杆联合支护方式进行巷道支护在控制围岩变形和治理软岩巷道底臓等方面具有良好的效果”关键词：煤矿；软岩巷道；底鼓；围岩控制中图分类号：T文献标识码：AStudy on Support Technology of Soft Rock Roadway in Deep MineLiu Ting(Fenxi Mining Zhengjia Coal Industry CO.,LTD.,Shanxi,041399)Abstracts The surrounding rock of Z hengjia Coal Mine roadway belongs to soft rock roadway,and the deformation of s urrounding rock after roadway excavation and support is large and difficult to control.Based on the analysis of i nfluencing f actors of r oadway damage,the author designs the supporting scheme of s oft rock roadway in mine,and monitors and analyses the supporting effect of r oadway.The roadway support with bolt-mesh-cable-shotcrete support and f loor combined with grouting-bolt support has good effect in controlling surrounding rock deformation and controlling floor heave of s oft rock roadway.Key words：coal mine；soft rock roadway；floor heave\surrounding rock control1•矿井概况正佳煤矿巷道围岩属于I类软岩，矿井主采的煤层为3号煤层，埋藏深度在600〜800m之间，平均深度在700m,矿井属于深部开采矿井，地应力较高。
昭阳煤矿软岩巷道掘进支护技术研究
（ １ ）理论 分 析表 明 ： 巷 道掘 进后 ， 原 有 的天 然 应 力状 态被 破坏 ， 围岩 应力 重新分 布 ， 当应 力集 中 的强 度超 过 围岩屈 服强度 时 ， 出现塑 性 区 ， 如 此逐
而 引起 支 护失稳 ］ 。 ２ ． ２ 昭 阳煤 矿 一 ４ ０ ０ ｍ 大 巷变 形原 因分析
支护参数 ： ① 锚杆 ： 采用 ２ ２ ｘ ２ ２ ０ ０ ｍ ｍ和 ２ ２ ｘ ２ ８ ０ ０ ｍ ｍ 两种 Ｉ Ｖ级锚杆专用螺纹钢加工
而成的商ｌ 生 能锚杆 ， 锚杆间排距 ８ ０ ０ ｍ ｍ ｘ ８ ０ ０ ｍ ｍ 。 巷道 顶轴 线处 打锚杆 ， 沿两 侧均匀 布置 ， 两 侧底 脚
昭 阳煤 矿 袄 岩 巷道 掘 进 文护 技术研 究
邓中新
（ 微 山昭阳煤矿 ， 山东 济宁 ２ ７ ７ ６ ０ ０ ）
［ 摘
要 ］ 针对新光集团昭阳矿软岩大巷的变形破坏特征 ，提 出了软岩巷道 支护与加 固的技 术措 施 和施 工方 法 。通过加 大巷 道 掘进 断 面、 加 大锚杆 长度 和 直径 、 配 以适量 的锚 索和 更 改支护 密度等 支护 方式 对该矿一 ４ ０ ０ ｍ 大巷进行 支护 。 总结此条件 下的 支护 参数和实施经验 ， 为该矿大巷掘进提供参考。 ［ 关键词 ］ 软岩巷道； 破坏机理； 支护设计； 矿压观测 ［ 中图分类号 ］Ｔ Ｄ３ ５ ３［ 文献标识码 ］Ｂ ［ 文章编号］ 层推进 ， 使塑性 区不断向纵深发展 ， 临空塑性 区将
新桥煤矿高应力软岩永久巷道支护技术研究
４ ４ １ ， 高 ３ ８ ｍ， 高 ２ ２ ｍ， 高 １ ６ ｍ， 高 ． Ｉ净 Ｔ ． 高度 由原 来 的 ３ ９ ｉ 形 ． ４ ０ ｍ， ． ｎ变
到 现 在 的 ３ ０～３ ５ ｉ， 板 变 形 严 重 ， 部 底 鼓 量 ． ． ｎ 底 局
无法 修复 ， 导致整 个巷 道报废 ， 重影 响矿 山的生 产 严
和 安 全 。永 煤 公 司 新 桥 矿 ～５０ ｍ 北 翼 轨 道 运 输 大 ５
制， 网片 规格 ｌ８ ０ｍｍ ×１３ ０ ｍ 喷 射 混 凝 土厚 ０ ０ ｍ，
１０ ｍ 标 号 Ｃ ５ 混 凝 土 配 比 （ 量 比 ） 水 泥 ： ０ ｍ， １， 质 为 砂
达 到 了 ８ ０ ｍｍ。其 修 复 思 路 为 ： 板 施 工 ３根 长 ０ 顶
６ ３ ｍ 的 预 应 力 钢 绞 线 锚 索 ； 帮 分 别 施 工 ２根 长 ． 两 ２ ４ ｍ、 ２ ． ０ ｍｍ 的 普 通 树 脂 锚 杆 和 ２根 长 ６ ３ ｎ、 ． ｌ
３ ９ ｍ， 宽 ４ ６ ｍ， ｌ７ １ １ ７ ｍ， 进 断 面 积 ． 毛 ． 长 ８ ．０ 掘
关 键 词 ： 桥 矿 ； 岩 巷 道 ； 浆 锚杆 ； 板 锚 索 ； 梁 新 软 注 底 底 中 图分 类 号 ： Ｄ３ ３ Ｔ ５ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ３—０ ０ ２ １ ） ｌ一０ ７—０ １０ ５ ６（ ０ １ ０ ０１ ２
底 鼓 导致巷道 断 面缩小 ， 碍 运输 和人员 行走 ， 阻 妨碍 通风 ， 多 矿 井 不 得 不 投 人 大 量 人 力 、 力 做 许 物 “ 底 ” 临 时 处 理 工 作 ， 的 巷 道 底 鼓 严 重 ， 至 卧 等 有 甚
浅谈软岩巷道支护技术与应用
米村矿２ 扩大 区轨道石门车场为半 圆拱型断面 ， ６
２ ．软岩巷道多表现为巷道四周受压 ，且为非对称 性，巷道开挖后不仅顶板变形易冒落 ，巷道两帮也容易
出现外 鼓和 冒落 ，同 时也有 可 能产 生强烈 的底 膨现 象 。
净宽３ ０ ｍ ８ ０ ，净高３ ０ ｍ ０ ０ ，壁 厚１０ ｍ ５ ｍ ，全长 约６ ｍ ０ 。巷 道周 围存在老巷较 多，围岩破碎 ，所穿岩层为泥岩 、
３ ．软 岩巷 道 变 形 随矿 升 的开 采 深度 增 加 而 增
术 、成本等方面都具有优 势，因此，多媒体调度通信
将 是 未 来 电力 系 统 调 度 通 信 的发 展 趋 势 。ｌ 盔 ，
参考文 献
【 郭经红．软交换 平台在 下一代 电力通信 网络 中的应 用 Ｉ． １ ］ Ｊ ］
坏 。这 时 如果 用 不适 应 软岩 大 变 形 的 刚 性支 架 ，将 很
断 的提高 ，如锚 网喷一锚索 、架棚 喷浆一 注浆等联合
支护技术 的逐 步发展 成熟，使得巷 道支护有效地得到
改善。
一
快被压垮 ，所 以支护时必须根据这一特点，要在控制
下 允许 软 岩 一 定 的变 形 量 出现 。
杆数量 ，实行多打锚杆 ，使顶 部围岩形成整体 。
三、软岩 巷道 的支护要 求及对 策
根据软岩 的特 点，在支护方面不 能单纯提 高支 护 刚度 的方法 来提 高支护 效果，单 纯提 高支护 刚度会使 巷道 支护体 系迅速遭 到破 坏，经常造成 前掘后翻的局
面 ， 再 者 单 一 支 护 方 式 不 能 更好 的 发挥 支 护 作 用 。软 岩巷 道 支 护 是 支 护 结 构 和 围 岩 结 构 相 互 调 节 ， 相 互 控
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煤矿软岩巷道支护技术
摘要:本文主要对煤矿软岩巷道支护技术进行了分析,概述了软岩的概念和分类以及软岩的工程特征,并探讨了煤矿软岩巷道支护存在的问题,最后从三个方面对煤矿软岩巷道支护技术问题进行了研究,具体包括软岩巷道支付的技术关键分析,最佳支护时间分析以及软岩巷道支护的对策。
关键词:软岩巷道联合支护巷道变形
1 软岩的基本概念
1.1 软岩的基本概念
工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。
目前流行的软岩定义强调了软岩的软、弱、松、散等低强度的特点,同时应强调软岩所承受的工程力荷载的大小,强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。
该定义的主题词是工程力、显著变形和工程岩体。
工程岩体是软岩工程研究的主要对象,是巷道、边坡、基坑开挖扰动影响范围之内的岩体,包含岩块、结构面及其空间组合特征。
工程力是指作用在工程岩体上的力的总和,它可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等;显著塑性变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常使用,显著
塑性变形包含显著的弹塑性变形、黏弹塑性变形,连续性变形和非连续性变形等。
此定义揭示了软岩的相对性实质,即取决于工程力与岩体强度的相互关系。
当工程力一定时,不同岩体,强度高于工程力水平的大多表现为硬岩的力学特性,强度低于工程力水平的则可能表现为软岩的力学特性;对同种岩石,在较低工程力作用下,表现为硬岩的变形特性,在较高工程力的作用下则可能表现为软岩的变形特性。
1.2 软岩的工程特性
软岩有两个工程特性:软岩临界载荷和软化临界深度,它揭示了软岩的相对性实质。
(1)软化临界深度:与软化临界荷载相对应的存在着软化临界深度。
一般来讲,软化临界深度也是一个客观量。
当巷道的位置大于某一开采深度时,围岩产生明显的塑性大变形、大地压和难支护的现象;但当巷道位置较浅,小于某一深度时,大变形、大地压的现象明显消失。
这一临界深度被称为岩石软化临界深度。
(2)软岩临界荷载:软岩的蠕变试验表明,当所施加的荷载小于某一荷载水平时,岩石处于稳定的变形状态,蠕变曲线趋于某一变形值,随时间延伸而不再变化;当所施加的荷载大于某一荷载水平时,岩石出现明显的塑性变形加速现象,即产生不稳定变形,这一荷载称为软岩的软化临界荷载,亦即能使岩石产生明显变形的最小荷载。
当岩石所受荷载水平低于临界荷载时,该岩石属于硬岩范畴;当荷载水平高于软化
临界荷载时,岩石表现出软岩的大变形特性,此时称之为软岩。
2 煤矿软岩巷道支护存在的问题
2.1 软岩巷道变形破坏的特点
(1)软岩巷道的变形呈现蠕变变形三阶段的规律,并且具有明显的时间效应。
初期来压快、变形量大,巷道自稳能力很差,如果不加以控制很快就会发生岩块冒落,直至造成巷道破坏。
如果用钢性支架强行支护而不适应软岩的大变形特性,则巷道也难以维护,造成支架被压坏、巷道垮落。
(2)软岩巷道多为环向受压,且非对称,巷道开挖后不仅顶板变形易于冒落,底板也将产生强烈的底鼓,如果对巷道底鼓不加以控制,则会出现严重的底鼓并导致两帮破坏,顶板冒落。
(3)软岩巷道变形一般随矿井深度加大而增大,不同矿区、不同地质条件下都存在一个软化临界深度,超过临界深度,支护的难度明显增大,且软岩巷道变形在不同的应力作用下,具有明显的方向性。
2.2 软岩巷道支护存在的问题
软岩巷道支护问题,尤其是软岩回采巷道的支护问题,是矿业工程中的一大顽疾,以往对软岩巷道的支护问题,在理论认识和支护方法上
存在一定问题,主要表现在以下几个方面:
(1)围岩变形破坏机理,支护是一个过程,要使这一过程与围岩变形过程相协调,必须充分而深入地研究围岩的变形机理,只有在此基础上,才能选择适当的软岩的支护时机、支护型式以及确定合适的支护参数。
(2)支护对策,软岩巷道与硬岩巷道变形破坏特征不同,应采取适应于软岩巷道的支护对策。
(3)支护参数,支护参数选择是影响巷道稳定性的一个非常重要的因素。
以往对支护参数的选取基本上采用工程类比法。
当工程地质条件简单,此法基本满足要求;当地质条件复杂是不能满足要求的,再加上目前很少有软岩巷道支护成功事例,无法进行工程类比。
对于软岩巷道,单纯的采用常规的锚喷支护、U型钢支架
3 结语
20世纪60年代以后,我国煤矿软岩工程技术在理论、支护技术和设计理论都取得了长足进展,取得了一系列科技成果,为我国煤炭工业发展做出了卓越的贡献。
但是由于各方面原因,我国煤矿软岩技术在理论上、设计上、支护技术及配套设备上仍然存在一些问题。
诸如在软岩工程技术推广方面还有待于进一步加强;项目设计地质资料不足,
工程勘察规范陈旧;对大深度高应力、强膨胀复合型岩体,以及受采动影响后的流变时间效应,支护和围岩相互作用机理的研究仍需深化;软岩地应力测试方法还有待加强等方面。
回顾20世纪软岩工程技术的发展历程,针对世纪之交仍然存在的问题,在大力推广软岩工程技术的同时,进一步加强软岩工程力学的理论研究,从而将软岩工程技术信息化、系统化、产业化。
参考文献
[1]臧明甫.中空注浆锚索在软岩巷道中应用[J].科技创新导报,2011,17.
[2]刘正宾.峻德矿二水平南三区南部皮带巷过F7、F40号断层及软岩支护方式探索[J].科技创新导报,2008,26.。