深井软岩巷道支护的应用研究

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1、深井软岩巷道支护的应用研究深井软岩巷道支护的应用研究摘要：本文主要对深井软岩巷道支护特征、施工影响的因素及对策进行了探讨。关键词：深井；软岩；巷道支护中图分类号：TE245文献标识码：A引言随着工业生产对能源需求的不断增加，煤炭采掘作业已由地表浅部向深部转移。煤矿开采深度的不断增加，井下巷道将处于更高的地应力环境屮。尤其在地质构造复朵的地区，残余构造应力比较大，岩石的力学性质也发生了变化，给煤矿巷道支护及稳定性带来了很大的难度，从而成为制约煤矿企业向深部开采的瓶颈。一、深井软岩巷道支护特征1、围岩的自稳时间短、来压快所谓的自稳时间，就是在没有支护的情况下，围岩从暴露起到开始失稳而冒落的时间

2、。软岩巷道的自稳时间仅为几十分钟到几个小时，巷道来压快，要立即支护或超前支护,方能保证巷道围岩不致冒落。巷道围岩的自稳时间长短主要取决于围岩强度和地压大小，同时也和巷道的断而形状、掘进方法、巷道所处的位置等有关。2、围岩变形量大、速度快、持续时间长软岩巷道的突出特点就是围岩变形速度快、变形量大、持续时间长。一般软岩巷道掘进后的第1〜2d,变形速度小的为5~10mm/d,大的达50〜100mm/d；变形持续时间一般为25〜60d,有的长达半年以上仍不能确定。软岩巷道的围岩变形量，在支护良好的状态下，其均匀变形量一般达到60~100mm以上，大的其至达300〜500mm；如果支护不当，围岩变形

3、量很大，300〜1000mm以上的变形量是司空见惯的。阜矿集团兴阜煤矿-400m水平运输大巷位于泥岩内的运输大巷,在开巷后的100天内，顶底及两帮的移近量分别达到680mm和427mm,一年后达到1200mm和800呃，支护翻修后所产生的附加变形量仍达到300〜400mm。上述特点是软岩巷道最突出的特征。3、围岩的四周来压、底臓明显在较坚硬的岩层中，围岩对支架的压力主耍来自顶板，中硬岩层对支架的压力来自顶板和两帮，但在松软岩层巷道中则四周来压、底臓明显。松软岩层，市于结构疏松、强度低，很难支撑上覆岩层的重量，围岩在自重地压（XH）的作用下，以垂直变形为主，垂直变形中又以底厳为主。软岩巷道四

4、周来压，如果底板不支护，支护结构将出现一个薄弱带，巷道破坏首先就是从不设防的底板开始，乂因底厳导致两帮移近和底脚失稳，直到片帮冒顶，巷道全部破坏。4、围岩遇水膨胀、变形加剧软岩一般都含有亲水性很强的蒙脱石、伊利石等粘上矿物的岩石，这些岩石遇水后软化，体积急剧膨胀，因而变形也更剧烈，产生很大的膨胀压力。5、普通的刚性支护普遍破坏软岩巷道变形量大、持续时间长,普通刚性支护所承受的变形压力很大，施工后很快就发牛破坏，必须再次或多次翻修后巷道才能使用o这是刚性支护不适应软岩巷道变形规律的必然结果。二、软岩巷道施工影响因素软岩强度低•且层理、节理发育。在构造应力条件下，巷道软岩不但破裂范围大,而且软

5、岩的碎胀性表现得更为显著，造成巷道掘出后初期变形严重,主要表现在顶板下沉、帮内移、底鼓、栓开裂等，影响巷道无法止常使用。软岩的长期流变性。原支护形式不合理，采用传统的浅部线性设计理论，支护强度弱，巷道在软岩自身的流变性能下，支护形式若采用单一的锚喷支护，上部覆深部岩层破裂大，造成大面积顶板离层，下沉量偏大，导致巷道持续变形不能稳定，诱发巷道垮冒失稳现象的发生。水理作用。由于巷道软岩属强膨胀性软岩，遇水膨胀，导致巷道转岩膨胀严重，使巷道顶板围岩条件进一步恶化。软岩赋存深度大，巷道软岩处于长期蠕变状态。由于巷道地应力大,集中程度高，容易造成整个顶板破碎带垮落，形成高冒顶现象。为使巷道正常使用，

6、必须采取有效的措施，控制底板变形，保证巷道稳定。应对软岩及吋采用桧封闭，防止风化和被水侵使强度降低，有效地抑制深部岩层的高应力、低强度、强流变性的这一特点，使巷道长期处于稳定状态，减小返修的次数，保持巷道长期稳定。三、深井巷道支护根据上述支护原则对深井软岩巷道支护主要采用以下方式：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。锚喷混凝土能及时封闭围岩和隔离水。网不仅可以支撑锚杆Z间围岩，并将单个锚杆连接成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。而•且锚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。根据围岩条件也可不喷射混凝土，仅选用锚网、桁架锚

7、网、钢带锚网支护，也可二次喷射混凝土支护。2、可缩性金属支架在深部巷道屮由于顶板压力过大要求支架具有一定的伸缩性能，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节性，通过构件间可缩和弹性变形调节围岩应力o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。孤板支护在深井软岩巷道中可使用断面为圆形且可伸缩的雀体支护，能防止水的侵蚀和风化，可有效的控制低谷。孤板支架利用高强度混凝土施工技术组成全