浅析高应力巷道支护技术研究

浅析高应力巷道支护技术研究

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1、浅析高应力巷道支护技术研究  【摘要】对高应力巷道区域支护及效果进行全面分析,针对深部软岩巷道围岩应力高、松动范围比较大、围岩变形相对较为严重的特点,应用深层巷道围岩来控制“内、外承载结构”耦合稳定原理,提出了深部软岩巷道卸压支护技术。并取得了很好的经济效益。为同类软岩巷道支护提供了更好借鉴。为进一步升级巷道及改善原有问题提供合理参考数据。【关键词】内、外承载结构卸压联合支护随着矿井不断的开采,目前我国大部分矿井的开采深度逐渐增加.由于深度的加大,巷道掘进和维护的环境就越来越差,软岩巷道维护较为困难,软岩问题尤为突出.巷道顶板不断下沉,两帮变形严重,最为突出的是底臌强

2、烈,且持续变形,给巷道围岩支护控制带来极大的不便。1深部巷道围岩控制“内、外承载结构”耦合稳定原理依据深层软岩巷道矿压特征,提出深层巷道围岩控制“内、外承载结构”耦合稳定原理,“内承载结构”是指锚固体、注浆体及支架等巷道支护构造;“外承载结构”指巷道围岩应力峰值点附近,以部分塑性硬化区和软化区岩体为主体组成的承载结构,为主承载结构。2卸压支护技术的提出6根据深部巷道围岩控制“内、外承载结构”耦合稳定原理,提出了深层软岩巷道卸压支护新技术。此项技术综合运用围岩卸压、锚梁网喷支护、u型钢支护、注浆和锚索加强支护等方法。3导硐卸压及支护参数(1)导硐几何形状及尺寸。导硐的方

3、位与设计巷道的方位完全一致.断面采用半圆拱形,墙高1m,宽2.4m,如图3.l所示。(2)导硐支护。导硐采用锚网喷支护。采用L1800mm,l8mm的圆钢锚杆,每根锚杆采用1支L600mm直径为23mm的树脂药卷锚固,锚杆间排距为800mmx800mm。采用直径为4mm的100mmX100mm网孔铁丝网护帮护顶。全断面喷射混凝土±30mm厚,支护断面如图3.l所示。(3)卸压时间。卸压时间依据导硐开挖支护后变形损坏情况确定。卸压导硐开挖支护后l0至15d内,围岩收敛变形速率相对较快,喷层不断开裂,岩层中裂隙增加,相对应力释放较快,如图3.2中OA段所示。15d后围岩松

4、动,软弱夹层破碎流变,如图2中AB段所示,35d以后围岩变形减缓,曲线变平,如图3.2中BC段所示,说明卸压已基本完成,可以进行扩巷和支护工作。4巷道支护参数6(1)锚杆支护参数。采用L2400mm直径20mm的强螺纹钢无纵筋锚杆,排间距为650mm×700mm。采用2支L600mm直径23mm的树脂药卷加长锚固,巷道顶板和两帮挂钢丝网和铺设钢筋梯子梁。(2)注浆加固参数。采用水泥单液注浆,水灰比0.8:1,加入水玻璃3%(体积比)。顶板和帮注浆孔深度为3000mm,底板注浆孔深度2000mm,直径均为32~42mm。注浆孔排距2000mm,间距1500mm.注浆压力

5、为l~2MPa,根据围岩情况具体确定,围岩破碎时适当降低注浆压力,围岩完整时适当提高注浆压力。一般情况下对围岩进行一次注浆,围岩来压严重时,可以多次进行注浆。(3)U型钢支护参数。采用U29型钢支架,排距600mm。(4)锚索支护参数。锚索孔直径28mm,采用锚杆钻机打眼。锚索采用l5.24×7300mm单根钢绞线,锚深7000mm,外露不超过300mm。每根锚索用3支长600mm的树脂药卷进行锚固,其中1支双速药卷,2支中速药卷,末端采用400mm的12#槽钢作为托盘.断面上布置3根锚索,顶锚索布置在巷道顶板中部,帮锚索布置在离巷道底板1250mm处,钻孔仰角20°

6、。锚索间距2100mm,即3排锚杆1排锚索。(5)浇筑巷道底板混凝土及喷射混凝土参数。为保证巷道底板的稳定,同时保证注浆时不从巷道底板漏浆,在巷道底板浇筑厚250~300mm的混凝土。为封闭围岩和保证注浆压力,对围岩喷射混凝土,初喷厚度20~30mm,复喷厚度80~100mm。5卸压支护技术原理6假定在均质围岩内开挖空间为圆形。在径向应力作用下,经过一定的时间△T后,巷道围岩径向蠕进距离为t,则围岩蠕进速度V与径向应力梯度成正比.即V=K()/(r-r0)(3.1)式中――距巷道中心处围岩径向应力;――巷道周界上围岩径向应力;K――围岩蠕进系数。由(3.1)式可知,围

7、岩的蠕进速度与径向应力梯度△/△r成正比,为了降低围岩径向应力梯度,只能提高支护的承载能力,从而提高巷道周边围岩径向应力,当巷道周边围岩径向应力增加到与深部围岩应力相等时,即=0,则V=0,可以有效地防止围岩变形。然而,单纯提高支护强度是不经济的。反之,允许围岩适量蠕进,解除或缓解围岩应力将有重要意义。如果支护壁后受切应力挤压破坏的岩石挤入支护空间后,壁后则成为破碎岩体,高应力区会向围岩深度转移,应力差一定时对应间距r-r0增大,对降低围岩蠕进速度是有益的。蠕进系数K是描述围岩物理机械特性的参数。由(3.1)式知,当K=0,则V=0,表示围岩属于刚性

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