高应力软岩巷道围岩二次加固支护技术-论文.pdf

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1、中国西部科技2014年8月第13卷第O8期总第301期37高应力软岩巷道围岩二次加固支护技术陈宇甲(河南神火煤电有限公司泉店煤矿，河南许昌461000)摘要：泉店煤矿．540m东翼轨道大巷属于典型断层构造带高应力软岩巷道，围岩较为破碎，裂隙发育，应力集中程度较高。巷道易陷入“前掘后修”的恶性循环。针对初次锚网索喷支护方式整体支护强度偏低及整体稳定性较差的特点，通过采用二次支护技术进行围岩加固，有效地抑制了新掘进巷道围岩的离层及变形，取得了良好的支护效果。关键词：断层构造带；高应力；软岩巷道；二次加固DOI：10．3969／j．issn．1671—6396．20

2、14．08。0151概述的构造应力，在这种高应力作用下巷道围岩剪胀变形较为强泉店煤矿位于禹州煤田东部，设计生产能力为1．2Mt／a，烈。构造应力的基本特点是以水平应力为主，具有明显的区全井田共有发育断层31条，其中落差大于100m的4条，域性和方向性，沿构造破坏带岩层的巷道矿山压力显现比较落差30～20m的4条，落差小于20m的23条。井田中部的强烈，垂直于最大主应力方向的巷道矿山压力显现比较强DF04断层(落差0~75m)把本区分为东、西两个断块，烈，与最大主应力⋯致和斜交的巷道矿压相对要小些。．540m东翼轨道大巷属于典型的断层带高应力软岩巷道。掘(2)巷

3、道围岩破碎，岩体强度较低。掘进过程中揭露的进过程中揭露的巷道围岩以泥岩、砂质泥岩为主，含有少部巷道围岩以泥岩、砂质泥岩为主，含有少部分砂岩夹层，岩分砂岩夹层，岩体较为破碎，裂隙发育，应力集中程度较高，体较为破碎，裂隙发育，从而导致围岩整体性强度不高。加因此在掘进期间受断层切割影响严重，变形破坏较大。之一540m东翼轨道大巷受到断层构造切割影响，岩体原有节2矿压显现特征及围岩变形破坏原因分析理、裂隙充分发育，新结构面产生，岩体沿结构面出现离层2．1矿压显现特征和滑动，迫使岩体更加破碎，岩体整体强度进一步降低。2．1．1巷道原有支护方式(3)锚网支护结构整体稳定性

4、较差。无论主动支护(锚一540m东翼轨道大巷设计断面为直墙半圆拱形，墙高杆支护)或被动(U型钢棚支护)支护，其支护实质均是在l600mm，净宽4600mm，净高3900mm，断面积为15．7m。巷道围岩浅部形成具有一定承载能力的承载结构，从而控制设计支护方式为锚网索喷支护，锚杆选用qb20mmxL2400mm巷道围岩的强烈变形。如图1所示．原有的直墙半圆拱形巷道左旋无纵筋螺纹钢，每根锚杆使用2支K2350树脂锚固剂，锚网索喷支护承载结构可抽象为可动铰支座的二铰拱模型，锚杆间排距为700mm~700mm，同时，在巷道拱部布置每排由于铰链处具有三个自由度，使得该结

5、构抗侧压能力较差，5根18．9mm~L8000mm的锚索进行加强支护，锚索问排距实际巷道支护中应将模型中的可动铰支座近似转化为固定为1400mm~1400mm，每根锚索使用4支K2350树脂锚固剂。铰支座。同时根据大量理论分析，在结构承载能力方面项板喷层厚度为120mm。金属网片为cp6mm钢筋加工的拱结构远高于两帮的梁结构，而实际承载过程中一方面顶板100~lOOmm方格网。在此基础上，当顶板较为破碎时使用拱结构承载能力大于两帮梁结构；另一方面顶板拱结构的承双层钢筋网护顶．载能力又受两帮梁结构的制约，一旦两帮梁结构产生破坏，2．1．2距掘进迎头不等范围内矿压

6、显现特征顶板拱结构的承载能力随之急剧降低。(1)距掘进迎头lOm范围内，巷道整体支护状况良好，未出现明显变形，满足巷道断面使用要求；(2)滞后迎头10～20m范围，巷道喷层局部地段存在开裂、剥落现象，但巷道断面未受影响，巷道可以正常使用；(3)当滞后迎头距离达到40m时，出现两帮内移、顶板下沉等强烈变形破坏，变形严重区域已威胁矿井安全生产。2．2围岩变形破坏原因分析根据．540m东翼轨道大巷的采矿地质条件、巷道原有支(a)实际支护模型(b)理想支护模型图1锚网支护实际和理想结构模型护及矿压显现特征分析，巷道变形破坏是多种因素共同作用综上分析，．540m东翼轨道

7、大巷在采用锚网支护作为基的结果，其破坏原因主要有：本支护的同时，尽管在巷道拱部布置了5组高强预应力锚索，(1)构造应力对巷道稳定性影响较大。．540m东翼轨道一定程度上提高了顶板拱结构的承载能力。由于未考虑提高大巷围岩岩性较差，而且地质构造极为复杂，大小断层有8锚网支护结构的整体稳定性，使得巷道两帮成为结构失稳的条之多，该区域内的岩层受到断层切割影响后，巷道围岩极突破口，并随着两帮的失稳、破坏，造成顶板梁结构的承载为松散破碎，围岩体整体强度偏低，而且断层构造造成较大开发应用能力难以充分发挥，这是巷道项板、两帮强烈变形及锚索大量失效的重要原因。(4)底鼓强烈，未

8、采取支护措施。引起巷道底鼓的因素很多，