软岩巷道支护的探讨

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浅谈煤矿软岩巷道支护技术

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,以确定二次支护结构的相关技术参数;(4)坚持综合治理、持续监控的支护思想。

软岩巷道支护问题探讨

软岩巷道支护问题探讨

是指 软岩 在工程 力 的作 用 下 , 常 表 现 为不 可逆 变 常 形 的现 象 ; 软岩 的膨胀 性 : ③ 是指软 岩在 物理 、 化学 、 力学等 因素 的作用 下 , 生体 积变化 的现象 ; 产 ④软 岩
的崩解 性 : 是指软 岩 在 物 理 、 学 、 学等 因素 的作 化 力
重 的底 鼓并 导致 两帮破 坏 , 顶板 冒落 。 ( ) 岩 巷 道 变 形 一 般 随 矿 井 深 度 加 大 而 增 3软
大 。不 同矿 区 、 同地 质 条 件 下都 存 在 一个 软化 临 不 界 深度 , 超过 临界 深 度 , 护 的难 度 明显 增 大 , 软 支 且
() 1 软岩 临 界 荷 载 。软 岩 的 蠕 变 试 验 表 明 , 当
软岩巷 道 的支护 原理 、 支护 方 法、 支护 原则进 行探 讨 。 关 键词 : 岩 ; 软 破坏 特 点 ; 巷道 支护
软 岩巷 道支护 一 直 是 矿业 工 程 的难题 , 着 矿 随 井开采 规模 的加 强 和 向纵 深 发展 , 岩巷 道 的支 护 软
的变 形状 态 , 变 曲线趋 于某 一变 形值 , 时间延 伸 蠕 随
而 不再 变化 ; 当所 施加 的荷 载大 于该荷 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
与维 护问题更 加 突 出 。 目前从 理 论 和实践 来 讲 , 软 岩巷道 的支 护大多 采 用 复 合支 护 形 式 , 何 在 软 岩 如 巷 道 中应 用好 这种 支 护 形式 , 疑具 有 很 大 的 研究 无
所施加 的荷 载小 于某 一 荷 载 水 平 时 , 岩石 处 于 稳 定
岩 巷道 变形在 不 同 的应 力 作 用 下 , 有 明显 的方 向 具

软岩巷道施工与支护技术探讨

软岩巷道施工与支护技术探讨

施外 , 还要特 别注意 预防 围岩 的物理化 学效 应 , 防止围岩脱 水风干 。 因为 某些 软
岩经过 脱水风干后再遇水, 会出现更严重的膨胀和崩落。 软岩巷道的支护形式 :
砌碹 支护 , 锚杆 支护 , 锚 喷支 护 , 锚 网 喷支护 , 锚 索支 护 , 金属拱 形支 架支护 , 料 石 支护 , 钢筋 混 凝土支 护 , 还有 各类 支护 之 间的联 合支 护 。 3 圉岩 支护 的相 互作 用 所以我们要选择合适的支护特性曲线。 软岩巷道刚掘出时, 由于围岩应力
软 岩巷道 怎支 护是 个很棘 手的 问题 , 必须 根据具体 的工 程条件 进行 分析 , 确 定支护 方案 , 难 以在 此解决 你 的实 际问题 。总的来说 , 对于 软岩巷 道在 设计 时 应首 先合 理确 定断 面形 状 , 提高 围岩的 自身 承载 能力 , 可 以选 择 拱形 、 马 蹄 形, 底 鼓严重 的应 选择 圆形 或椭 圆形 。 设计 的断 面尺寸 应预 留变 形量 。 对 于埋 深 较浅 的软 岩巷道 , 可选择锚 喷或U型钢 支护 , 并坚持 新奥法 的支护 原则 , 注重 再次喷射混凝土的时机。对于大埋深的软岩巷道 , 应采用多种方式的联合支 护, 首先 采用柔 } 生 支 护, 过一 两个月 后压力得 到 了一 定程度 的缓解 , 然后再 进行 刚性支 护 以控制 变形 量 。 1 . 软岩 巷道 支 护的基 本 原则 不少 矿 区的软 岩巷道 由于支护 原则和支 护方法不 正确巷道 支架屡遭 损坏 , 巷道多 次翻修 而仍然很 难维护 , 本文 针对软岩 的基本属 性和软 岩巷道矿 压显现 规律 , 阐述软 岩巷 道支 护 的九条 基本 原则 , 即: ( 1 ) 根据 不 同的巷道 围岩压力 类 型选 用不 同的巷 道 维护方 法 , ( 2 ) 改善 围岩 的力 学性 质和 应力 分布 状态 , 提 高 围岩 的 自稳 能力 ; ( 3 ) 正确 选择 支护 的 刚度和 二 次支护 的 时间 , ( 4 ) 根据支架一 围岩的相互作用关系, 设计合理的巷道加固和支护系统, ( 5 ) 提高 支 架的 初撑 力 、 初期 增 阻速度 和工 作 阻力 ; ( 6 ) 加 强对 巷道 底板 的支护 , 重视 对巷道 围岩 的及时 封 闭 ; ( 7 ) 控 制巷 道 围岩 的超 挖 ; ( 8 ) 减少 震动对 围岩 稳 定性 的影 响 , ( 9 ) 实行 设计 、 施工、 监 测相结 合 的管理 方法 等 。 2 . 多种 支护 未 见成效 主要 原 因 软岩 巷道 围岩压 力具有 来速迅 猛 , 围岩 变形很 大 , 巷 道 四周 同时来压 和持 续流变 , 以及对水、 扰动等极其敏感等特征。 因此, 必须针对这些特征采取正确 的支 护原则 和措 施 。 并不 少矿 区软岩巷 道 由于支护 原则 和方法 不正 确 , 即使 采 用多 种形 式的 支护 , 但 未见 成效 , 其 主要 原 因有 以下几 点 : ( 1 ) 将复杂的变形压力视为单纯的松动压力; ( 2 ) 忽略了围岩变形有显著的时间效应, ( 3 ) 采用了以支撑围岩、 防止冒落为主要 目的的传统支护原则和支护方法, ( 4 ) 忽 略 了地应 力 的作用 , ( 5 ) 忽 视 了围岩 与支 架的 相互 影响和 共 同作用 等 。 因此 , 根据 不 同类型选 用不 同的航道 维护 方法 。 松软 岩层 存在三 种不 同的 围岩 压力 类 型 , 即松 动压 力 变形压 力 和膨 胀压 力 。 ( 1 ) 对松 动压力 可以采 用刚性 支护来支 撑 围岩 , 防止破碎岩 块 的垮 落 , 同时 必 须采 用各 种措 施加 固 围岩 , 提高 岩体 自身 强度 , ( 2 ) 变 形压 力是软 岩巷 道 的主要压 力 显现形 式 , 对于变 形压 力必 须根据 流 变特征 合理 的设计 支护 刚度 , 控 制支护 时 间和支护 施工 的顺序 , 既准许 围岩有 适当变 形 , 以有利 于能 量释放 , 又能将 变 形控 制在一 定 的范 围之 内 。 ( 3 ) 膨 胀压 力也 可看 作变 形压力 的一 种 , 除采 用与控 制变 形压 力相 同的措n a s c i e n c e a n d T e c h n o l o g y R e v i e w

软岩巷道掘进施工与支护技术探讨

软岩巷道掘进施工与支护技术探讨

进 行初 始支 护 时 , 应 严 格 根 据 围岩 和支 架 共 同作 用原理 , 合 理确 定 支 架 的 刚度 , 使 其 具 有 一 定 的柔 性 , 充 分发 挥 围岩 的 自承 能 力 , 从 而 可 以避 免 支 架 因受 到 加 大 的压应 力 而 造 成 的损 坏 。 目前 , 初 始 支 护 一 般 采 用 的是 锚 喷支护 。
3 . 1初 始 支护
由于软 岩巷 道 围岩 变 形 具 有 明显 的时 间效 应 , 因 此, 围岩 的 自稳 时 间一 般 是 比较 短 的 , 有 些 顶板 一 经 暴 露, 就会 出现 冒落现象 。影 响这 一 现 象 的 因素 主 要 有 : 第一 , 围岩暴 露 面 的形 状 和 范 围 ; 第二 , 岩 体 的 残余 强 度 以及原 岩应 力 。所 以 , 在进 行 巷 道 掘进 及 其 支 护 时 , 需要 充分 考虑 围岩 的 自稳 时 间。 2 . 2合 理布 置巷 道 的位 置 矿井 地 质 条 件 十 分 复 杂 , 地 质 构 造 多 种 多样 , 因 此, 在设计 矿 井巷 道时 , 应 着 眼全 局 , 具 体 实施 , 力 求在 技 术 可行 的基 础上 , 把 成 本 降低 到 最 少 。为 此 , 需 要在 以下 几个 方面 努力 : ①在进 行 巷 道 施 工 之 前 , 必 须 弄 清 楚 矿 井 的地 质 构 造情 况 以及水 文地 质 情 况 , 此外 , 还需 要 充 分 考虑 岩
2 . 3巷 道 断面形状 的选择
巷道 的断 面 形 状 对 巷 道 的稳 定 性 具 有 一 定 的 影 响 。而巷 道 断面形 状 的确定 则 需 要 考虑 以下 两方 面 的 因素 : 一 是原 岩应 力 的大小 ; 二是 原岩 应力 的方 向 。

软岩巷道支护施工存在的问题及控制对策

软岩巷道支护施工存在的问题及控制对策

软岩巷道支护施工存在的问题及控制对策软岩巷道支护一直是困扰煤矿安全生产的主要问题之一。

本文以水矿集团某煤矿巷道施工为工程背景,根据现场调研情况,分析了巷道支护施工中存在的主要问题,如巷道超挖严重、)锚杆孔位及预紧力与设计值相差过多等,并提出了相应的控制对策。

标签:软岩巷道;支护;施工0 引言软岩巷道支护一直是困扰煤矿安全生产的主要问题之一。

由于含有膨胀性粘土矿物,软岩遇水容易膨胀,导致整体强度降低、胶结程度差,巷道掘进和支护困难,早起的锚杆支护理论和技术适用于中硬、硬岩的围岩条件中,此时也已不在适用。

为解决此类问题,我国学者也开展了大量的研究和实践,如围岩强化技术体系、分布动态控制体系、让压支护技术体系等,其核心技术是采用高强预应力锚杆、锚索,配合U型棚、喷注浆等手段,实现围岩和支护体系的统一承载、动态控制,目前在理论和工艺方面都取得了良好的成绩。

但是再巷道支护施工过程中,仍然存在一些问题。

本文以水矿集团某矿为例,多名技术人员在掘进工作面跟班进行支护质量监测及矿压观测测站安装,根据现场调研统计情况,对巷道支护施工方面存在的问题进行了整理和分析,并提出了相应的控制对策,以期为巷道支护施工提供一定的借鉴。

1 巷道支护施工存在的主要问题根据调研情况,目前巷道支护施工主要存在以下问题:(1)巷道超挖严重,成形较差。

与设计巷道断面尺寸相比,最大超挖处超过500 mm,此巷道虽然为半煤岩巷,但因为巷道围岩松软破碎并存在煤岩互层,围岩揭露后短时间内即垮落,造成帮顶凹凸不平,护表材料和围岩存在架空区间,锚杆、锚索多有锚空现象。

(2)锚杆孔位及预紧力与设计值相差过多。

①设计要求锚杆孔必须垂直于岩面,但实际施工中多有钻机在同一个位置上连续打几个孔都不移位的现象,造成锚杆孔位与设计轴线相差过大,而锚杆螺母又没有采用调心垫,最后难以有效提高预紧力矩,要求锚杆孔与设计线差值不超过5度。

②施工设计要求帮锚杆预紧力矩不小于250 N·m,顶板锚杆不小于300 N·m,除钻机安装时拧紧后尚需要人工二次加扭,但根据安装的两个托锚力测站,帮顶部共计11块压力表,扭矩小于200 N·m,经测量初始预紧力介于1.1~17 kN远远达不到设计要求的60~80 kN。

软沿巷道支护方式浅析

软沿巷道支护方式浅析

软沿巷道支护方式浅析摘要:随着矿井开采深度的延伸及采动影响,巷道底鼓严重,顶板和两帮来压明显,巷道修护频繁,制约了矿井正常生产。

四川威远集随着矿井开采深度的延伸及采动影响,巷道底鼓严重团叙永煤矿通过对S21绞车道上山巷道破坏原因的分析,采取了一些新的支护方式和新的支护工艺,取得了良好效果。

关键词:软岩巷道变形支护方式1 软岩巷道地质概况四川威远集团叙永煤矿属附和近距离煤层群开采,其中S21绞车上山布置在C20煤层和C19煤层旁边,间距约25 m,S21绞车道上山巷道主要是由山泥岩或沙质泥岩构成的,蒙脱石和伊利石的含量非常高,属于极为典型的膨胀性软岩巷道。

自该矿井投入生产以来,该巷道虽然经过多次翻修,但均未起到很好的效果,巷道底鼓量大,变形严重等问题依旧十分严重。

2 对于造成软岩巷道破坏的原因的分析(1)由于围岩的岩石性质,及其所受的力学性质对围岩的牢固性和稳定性具有极大的影响,因而主要是由山泥岩或沙质泥岩构成的S21绞车道上山巷道,由于泥岩或沙质泥岩的膨胀性,造成岩体强度十分差,变形非常严重;并且由于S21绞车道上山巷道的围岩的裂隙在随着地质变化不断地发育的原因,一部分矿井水通过不断发育的裂隙逐渐渗透到围岩深部,致使岩体强度严重弱化并引起膨胀,破坏巷道原有支护。

(2)该矿属于附和近距离煤层开采,巷道两边布置工作面多,采煤工作面回采期间采动支撑压力对围岩破坏有较大影响。

(3)巷道支护方式采用注浆固化,工字棚支护,工字钢结合人工假顶二次支护等,不能适应巷道变形的需要。

3 软岩巷道的几种综合支护方式依据S21绞车道上山巷道的破坏情况,可以采取以下几种方式对巷道进行维护。

(1)对于巷道破坏情况较轻,断面能满足使用要求的区段,可以采用人工假顶或者锚网支护的方式对巷道进行维护。

(2)对于巷道破坏情况较重,但断面能基本满足使用要求的区段,可以采用人工假顶和锚喷联合支护的方式对巷道进行维护。

(3)对于巷道破坏情况极重、围岩压力明显、巷道破坏失修严重、断面不能满足使用要求的区段,可以先在巷道顶部及两帮喷射混凝土,然后采用高水速凝材料预注浆对巷道破坏岩体进行固化,最后在刷大断面后采用锚网加网壳进行联合支护;底板修护可先采用高水速凝材料预注凝进行固化后,采用锚网加浇注混凝土反拱联合支护。

软岩回采巷道支护设计

软岩回采巷道支护设计

软岩回采巷道支护设计软岩巷道支护历来是巷道工程的难题,通过对软岩巷道的特征分析,及支护原理和方法的论述,对到清矿回采巷道支护方式进行了设计,并给出了相应的建议和措施,取得了良好的效果。

标签:松软岩;锚杆;巷道1 软岩巷道的特征软岩巷道最明显的特征是地压显现比较剧烈,巷道维护困难,主要表现在围岩的自稳时间短、来压快、围岩变形量大、速度快、持续时间长、四周来压、底鼓明显、遇水膨胀、变形加剧,可以用4个字来概括:松、散、软、弱。

2 松软岩巷道支护原理软岩层巷道支护的着眼点应放在充分利用和发挥自承能力上。

支护原理是:根据岩层不同属性,不同地压来源,从分析地压活动基本规律入手,运用信息化设计方法,使支护体系和施工工艺过程不断适应围岩变形的活动状态,以达到控制围岩变形、维护巷道稳定的目的。

具体的说,有以下几个方面:1)必须改变传统的单纯提高支护刚度的思想,支护结构及强度应与加固围岩、提高围岩自承能力相结合,与围岩变形及强度相匹配,实践证明,单纯提高支护刚度的做法是难以奏效的;2)必须采取卸压、加固与支护相结合的方法,统筹考虑、合理安排,对高应力区,要卸得充分,对大变形区,要让得适度,对松散破碎区,要注意整体加固,对巷道围岩整体要支护住;3)进行围岩变形量测量,准确地掌握围岩变形的活动状态,根据测量结果进行反馈,以确定二次支护结构的参数,确定补强时间,再次支护时间和封底时间;4)肃立综合治理、联合支护、长期监控的支护思想体系。

3 松软岩巷道支护原则早期的支护理论沿用地面结构工程原理设计支护参数,围岩是支护的对象,支护只是人工构筑的承载工具而已。

然而,现在岩石力学揭示,岩石破裂后具有残余强度,松动破碎围岩仍具有相当高的承载能力,围岩既是支护压力的根源,又是抵抗平衡原岩应力的承载体,而且是主要的承载结构体。

支护的作用在于维护和提高松动围岩的残余强度,充分发挥围岩的承载能力。

因而,在松软岩巷道支护中,要遵循以下几方面原则:1)维护和保持围岩的残余强度原则。

软岩及软岩巷道支护中一些问题的探讨

软岩及软岩巷道支护中一些问题的探讨

软岩及软岩巷道支护中一些问题的探讨摘要:我国软岩地区矿井分布广泛,随着矿井开采深度的增加,地应力加大,加之地质条件逐渐复杂,软岩巷道支护问题愈趋严重。

本文基于软岩的分类及软岩巷道判定方法,根据软岩巷道变形机制的3大类型,即物化膨胀型,应力扩容型和结构变形型,提出了目前的软岩巷道支护技术中的利用粉煤灰进行壁后充填技术、刚柔层支护技术、刚隙柔层支护技术、超前锚杆支护技术、锚网—锚索耦合支护技术及立体桁架支护技术方案。

关键词:软岩分类巷道支护变形机制技术1引言软岩问题从20世纪60年代就作为世界难题被提了出来,特别是软岩巷道支护,历年是巷道工程的难题。

软岩的类型是多种多样的,巷道穿过软岩的类型不同,其支护对象也不同,在软岩巷道支护前判定其支护对象和把握围岩支护难度是非常重要的。

我国有软岩的矿井分布很广,加之矿井开采深度的增加,地应力加大,原来巷道支护不太困难的矿井,也面临支护难的问题,加之地质条件逐渐复杂,软岩巷道支护问题愈趋严重。

软岩巷道支护研究应从工程地质分析岩层特性及其分类入手,弄清其变形力学机制及非线性变化规律,抓住支护技术的关键技术,实施有效的转化及巷道设计优化,取得成功的支护效果,本文基于软岩的分类、分析软岩巷道支护的变形机制,提出软岩巷道支护技术。

2软岩的分类及软岩巷道的判定2.1 软岩分类软岩分类是围岩分类的一种特殊情况,由于软岩工程特点和人们认识的软岩的出发点不同,国内外对软岩的分类方法有很多种,主要有以下几种观点。

2.1.1 普氏岩石分级法最早给岩石进行系统分级的是俄国学者m.m.普罗托尼亚科诺夫于1907年提出来的,简称普氏分级法。

该法用岩石坚固性系数f来分类围岩,f值等于岩石的单向抗压强度除以10,f也称为普氏系数。

在50~60年代,我国各地下工程部门,包括各类矿山,基本上按坚固性进行岩石分级。

坚固性系数是指岩石间相对的坚固性在数量上的表现,它最重要的性质在于不问是何种抗力,以及这种抗力是如何引起的,而给予岩石相互之间进行比较的可能性。

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软岩巷道支护的探讨
摘要:本文通过对某金属矿山软岩巷道变形的分析,采用联合支护的方式,对控制软岩巷道的变形、底臌取得了较好的效果,确保了井下采矿的正常生产和人员的安全。

关键词:软岩联合支护应用
某地下开采的金属矿山,地质条件复杂,矿体上下盘均为凝灰岩、凝灰角砾熔岩,凝灰质含量高,矿岩松软破碎,整体性差,强度低,内聚力、内摩擦角小,顶底板岩石均不稳固。

在开采深度500米的主运输巷道内有近50米巷道布置在凝灰岩里。

由于凝灰岩遇水泥化膨胀,地压大,巷道变形严重、维修频繁,给矿山的生产带来了严重的影响。

通过对巷道变形的原因和原支护型式的分析,采用联合支护的方式,有效的解决了50米巷道变形和频繁维修的问题,保障了井下正常生产和人员行走的安全。

1 软岩巷道变形分析
造成巷道变形的原因很多,不单有岩石本身的物理力学性质成份带来的问题,支护施工是否有效也是关键。

主要原因有:
1.1围岩应力状态改变。

由于围岩受开挖影响,围岩受到扰动,引起应力重新分布和变形,导致围岩弹性体积应变的变化和围岩的蠕变。

同时,凝灰岩遇水膨胀,内部结构面扩展和张开,改变了围岩中的水文地质条件,水沿张开裂隙渗流,进一步又降低了岩体强度,加剧了软岩的扩容和应变软化,从而使围岩产生较大的收敛位移,顶板下沉、底臌、拱顶起尖和两帮臌出,以及顶底板移近臌出。

变形的进一步发展导致巷道失稳破坏,巷帮张裂和片帮、拱顶剪裂、底臌和冒顶等,破坏最严重的部位多在拱顶和拱墙交界处。

1.2、埋深大、重力场应力特别大。

运输道在埋深500米位置,属深部开采,巷道顶板岩层不仅受到自重的作用,还受到水平应力的作用,部分巷道呈尖顶状挤压破坏说明巷道受水平应力大。

1.3、围岩岩性影响。

50米巷道布置在凝灰岩中,围岩的力学性质、工程特性较差,凝灰岩遇水膨胀,岩体强度低。

1.4、多次返修。

多次返修常使巷道愈修愈坏。

一般巷道经一次返修后压力得以释放,因而修复后的巷道一般较易维护。

而软岩或极软岩巷道治理中,常出现每次修复后支护受力与变形有所减小,但随着时间推移变形压力又迅速增大。

主要是由于软岩或极软岩巷道,一般都处于厚层甚至巨厚软弱岩体内,在很大范围内不存在稳定结构来承担外层压力,因而即使多次返修也难以使围岩结构达到稳定状态,经过较短时间后,巨大地应力就又会通过软弱的外层集中作用在支护结构上,使支护再次遭到破坏。

1.5、原有支护体系施工质量差,围岩支护体系不耦合。

原巷道采用喷锚网支护,锚杆长度不够,喷砼强度和厚度不足,锚杆松脱,预紧力弱,施工质量不合格。

巷道变形破坏的主要原因是由于支护体力学特性与围岩力学特性的不耦合造成的。

只有当锚杆变形与围岩变形相协调时,才能有效地控制围岩的变形。

1.6、关键部位缺乏加强支护。

巷道两帮为应力集中部位,提高两帮支护强度,可控制两帮
破坏区、塑性区进一步发展。

加固帮、角,减少由于两帮破裂围岩压缩下沉所造成的底臌、体积膨胀量、顶板的破裂和离层,从而减少巷道底臌和顶板下沉量。

1.7、底板缺乏有效约束。

从现场来看,底臌是巷道大变形的特征之一,巷道底板成为围岩变形破坏的薄弱环节,随着底板的破坏,底臌量不断增加,底板围岩的承载能力降低,在水平应力的作用下,巷道两帮,尤其是两帮下部围岩容易出现失稳和严重变形。

2 多重联合支护的应用
根据巷道变形情况和原支护型式的分析,对此段变形严重的巷道采用架棚、网喷和壁后锚注的联合支护型式。

首先用挂网喷砼支护后进行壁后锚注,最后用可缩性金属拱型支架架棚支护。

2.1网、喷支护
金属网使用2.0m长×1.8m宽的矿用金属网,网孔为100×
100mm,网与网搭接50-100mm,每隔200mm采用14#铁丝相互纽结牢靠。

混凝土配比为32.5#普通硅酸盐水泥:石子:沙子=1:2:2(体积比),其强度不低于c20,采用pz-5b矿用防爆喷浆机,初喷层厚度50mm,复喷厚度为50mm。

2.2 壁后锚注
2.2.1 锚杆参数
根据现场实验,此段浆液的扩散半径为1.0-1.2m左右,围岩松动圈在1.6m左右,围岩由外向里呈破碎区、破裂区、裂隙发育区和完整区分布,锚注锚杆采用φ22无缝钢管制作,锚杆长度为2m,
前端间隔150mm均匀布设孔径为8mm的注浆孔,尾部有100mm长螺纹与注浆泵出浆高压快速接头连接,打设角度不低于75°,间排距为1.6m×1.6m。

2.2.2 注浆材料与设备
采用zbqs-12/10金属用矿用气动双液注浆泵,浆材为水泥和水玻璃双液浆,水泥使用42.5#普通硅酸盐水泥,水灰比为1:0.7(质量比),水玻璃浓度为25-30be,量需视围岩裂隙、涌水大小适当调节比例(2%-5%)。

注浆压力直接影响注浆加固质量和效果,经过现场实验总结,适合我矿巷道的注浆压力为2.5mpa。

为防止浆液外跑,采用中空快硬水泥药卷进行封孔。

浆时采用间隙注浆法,即当注浆压力达到2.5mpa时,停止注浆,30分钟后恢复注浆,直至压力稳定在2.5mpa,持续10-15min后结束注浆。

2.2.3 锚注的合理时间
壁后锚注时机主要考虑围岩发育情况,即围岩最大限度地发挥塑性区承载能力而又不会出现破坏的时刻,为此我们采用双十字布点法,用jss30/10伸缩式数显收敛仪对巷道围岩收敛进行观察,根据记录结果,绘制出巷道收敛速度和收敛量曲线,分析围岩的变形规律,下山延伸巷道表面位移从变化强烈趋于稳定状态时,是掘进后20天,所以此时是壁后锚注的最佳时机。

2.3架棚支护
采用29u可缩性金属拱型支架,棚距500mm,下宽4.8米,净高3.6m,净断面14.5㎡,棚与棚之间用3根金属拉杆拉紧,节与节
之间用金属卡揽、螺栓联接,梁腿搭接450mm,卡揽螺母的预紧力矩为200n·m。

3 支护效果分析
为了深入掌握多重联合支护后巷道围岩变形规律,同时为优化支护设计参数提供依据,我们在巷道两帮与顶底板设立了对应的深孔位移监测点,每隔3天进行一次位移监测,经统计,顶底、巷帮变形量前后对比情况得知,在观测的40天内,采用联合强力支护后,巷道变形基本上得到了有效控制,两帮移近量和顶板下沉量大大降低,底鼓量也大幅减少,支护效果十分明显。

4 结语
软岩是能够发生显著塑性的岩体,针对软岩巷道的支护方式必须满足:能从外部提供支护抗力以改善围岩的受力状态,从而控制围岩变形,迫使围岩趋于稳定;要从内部增强岩体强度,提高围岩承载能力;因此单一的支护不能满足软岩巷道支护需求。

经过理论和实践证明,软岩巷道支护采用多重联合支护,可以取得良好的安全技术和经济效果,但应根据巷道软岩特性进行综合评测,特别是合理选择注浆材料配比、锚固参数、滞后时间,并严格按照制定工艺流程施工,确保工程质量。

壁后锚注配合喷浆、金属网、29u型可缩性金属拱形支架,形成多层有效的支护体系,提高了支护结构的整体性和承载范围,消除了安全隐患,在同类巷道中,具有极大推广应用价值。

参考文献:
[1] 陈炎光,陆士良,侯朝炯等中国金属巷道围岩控制[m ] 徐州:中国矿业大学出版社,2004.
[2] 王卫军,侯朝炯软岩巷道支护参数优化与工程实践[j] 岩石力学与工程学报,2010.
[3] 杨新安,陆士良软岩巷道锚注支护理论与技术的研究[j] 煤炭学报, 2007.。

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