演示稿)深井软岩巷道支护技术研究及工程实践

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1、深井软岩巷道支护技术研究及工程实践淮南矿业集团2008年8月目录引言巷道变形破坏的原因分析深部巷道围岩稳定性的控制方法施工中要注意的几个问题工程实例及效果结语一、引言望峰岗矿井是淮南矿业集团开发建设的第一对千米深井，也是淮南矿区开采技术条件最复杂、开采难度最大的一对深井，是被国家批准的高瓦斯复杂地质条件下的深井开采实验矿井。矿井设计生产能力300万t/a，矿井第一水平深达-960m，第二水平-1200m，并在-817m设一辅助水平，该水平巷道岩性较差且断层及煤线发育。在开始掘进-817m水平巷道时，巷道变形特别严重，维护困难，常常出现前掘后修、重复翻修的

2、现象。为此，探索出一套适合于深部巷道围岩变形特点的支护体系对望峰岗矿井及类似深井软岩巷道的支护实践具有深远的意义。二、巷道变形破坏的原因分析岩体性质地应力支护形式深部巷道1、地应力。巷道埋深大，接近850m左右，围岩受力情况极其复杂。根据对-817m水平地应力测试结果，该区最大水平主应力量值为20.33MPa，水平应力大于铅直应力，侧压系数约为1.12，应力场是以水平应力为主。再加上施工扰动引起的内部应力重新分布，围岩体容易发生卸荷破坏。3、支护形式与围岩变形不适应。原来施工的巷道采用锚网索喷和金属支架联合支护，但没有优化锚网索支护各环节，围岩的变形能没有

3、得到初步释放，支护结构难以承受围岩急剧释放的应力作用，从而导致巷道围岩的变形破坏。因此，巷道的支护形式应综合考虑地应力、岩性等不利因素的影响。2、岩体性质。-817m水平巷道岩性以泥岩、砂质泥岩、细砂岩为主，岩性较差，并且断层及煤线较发育，再加上高应力、高地温的影响，巷道围岩强度低，表现出软岩特性，稳定性差，具有流变性。因此，巷道开挖后，随着时间的增加，围岩变形不断的增大，导致支护体破坏、巷道失稳。三、深部巷道围岩稳定性的控制方法研究表明，锚网支护对提高围岩的整体效能、改善围岩的应力状态有着积极的作用；较高的预紧力能改善围岩的应力状态，致使失稳围岩从两向受

4、力状态转化为三向受力状态，从而减小围岩的变形、控制顶板离层；而注浆能够提高巷道周边被破坏围岩的刚度和整体性。为此，针对望峰岗矿井深部巷道围岩特点，提出了锚网索喷整体支护及围岩加固技术，其具体支护工艺流程为：掘巷时预留断面初喷锚网支护锚索滞后支护复喷注浆加固底板治理三、深部巷道围岩稳定性的控制方法巷道掘进时预留断面，具体预留尺寸根据现场岩性在措施中规定。这样就使巷道在开挖后，围岩有一个变形能释放的空间与时间。允许巷道周边产生一部分松动变形，既保证了巷道的设计断面，又确保了锚网索支护的效果。3.1掘巷时预留断面三、深部巷道围岩稳定性的控制方法因现场地质情况和工

5、人的操作熟练程度的不同，迎头爆破后成型难免不规则，而巷道周圈不规则部分最易产生应力集中。采取初喷混凝土的方法及时封闭围岩，可以将断面内坑坑洼洼的部分填平，一方面起到胶结裂隙、加固围岩，防止围岩风化的作用，另一方面，初喷后使巷道表面形成圆滑曲面，有利于钢筋网、锚杆（索）的托盘紧贴壁面，确保了锚杆的预紧力。喷射混凝土体积比严格按水泥：黄沙：石子＝1:2:2进行配比，初喷厚度不小于70mm，复喷厚度不大于50mm，喷层总厚度120mm。3.2初喷混凝土三、深部巷道围岩稳定性的控制方法待初喷混凝土初凝后，锚网支护必须及时紧跟迎头，不得空帮空顶。锚杆选用高强度、高预

6、应力树脂锚杆，杆体采用建筑用V级无纵筋左旋螺纹钢，端部螺纹采用等强滚丝加工，锚杆屈服强度，延伸率，锚杆规格Φ22mm、L＝2500mm，间排距800mm×800mm；锚杆托盘采用加强型特制凸型铁托盘，规格为180×180×12mm，钢筋网规格为Φ6.5mm－930×1750mm、@100×100mm。每根锚杆使用2个Z2355型树脂药卷进行锚固，确保锚杆扭距不小于200N.m、抗拔力不小于10t。3.3锚网支护三、深部巷道围岩稳定性的控制方法锚索的作用主要表现为将下部锚杆支护形成的锚固承载结构整体悬吊于深部围岩中，起到强化支护作用，锚索二次耦合支护后，可以

7、通过深浅部围岩之间的强度联系实现巷道围岩高应力向低应力的转化。研究表明，巷道的破坏是一个渐进的过程，是从某一个或几个部位开始变形、损伤，进而导致整个支护系统的失稳，这些首先破坏的部位称为关键部位。因此，在锚网支护的基础上，需对关键部位进行锚索加强支护，从而抑制变形向围岩纵深发展。通过现场观察，确定加强支护关键部位为巷道的底板、正顶及两拱肩部位,如图1、图2所示。3.4关键部位锚索加强支护图1锚网支护后巷道最大主应力场图图2锚网支护后巷道围岩破坏区图三、深部巷道围岩稳定性的控制方法3.4关键部位锚索加强支护三、深部巷道围岩稳定性的控制方法所以需对巷道正顶及两

8、拱肩处实施高预应力锚索支护，锚索规格Φ17.8mm－6500mm，