煤矿巷道支护技术分析
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煤矿井下巷道支护技术类型分析和选择矿井中巷道支护是矿井生产和建设的重点,本文主要通过介绍巷道支护类型,根据围岩稳定情况、顶板软岩情况和回采巷道步骤进行分析,重点介绍锚杆支护、支护材料和特殊地质条件下支护技术等,并根据特殊地质条件下的环境例如软岩巷道与深部空留巷等进行分析。
目前,随着不断加大的开采深度,巷道支护越来越重要,煤矿选择安全高效的锚网支护为首选支护方式,本文主要介绍支护方式对推进采煤工作面安全生产和高效生产提供意见。
标签:煤矿;支护方式;巷道支护;围岩0 引言煤炭作为我国国民经济的传统能源,在现代矿井建设中有举足轻重的地位,随着我国开采深度和强度的不断增加,我国煤矿井下开采需要通过大量的巷道完成,地质条件的不断复杂化、高地应力使得巷道逐渐变得松软和脆弱,特别是大断面的巷道越来越严重,这就对巷道支护技术提出了更高的要求,在漫长的应用研究历程中,锚杆和锚网支护方式成为保障安全生产、降低劳动强度、快速高产的关键技术。
1 地质情況分析随着开采的不断深入和强度的增加,在井下采煤后,出现顶板暴露的情况,当顶板出现抗压能力较小时需要及时进行支护,以避免顶板下向弯曲,当拉力超过岩石承受能力时会出现岩石崩裂和脱落,对人员安全造成很大的威胁,及时做好巷道支护可以防止顶板受高地压力而变形崩落,又可以防止巷道生产中对人员安全的威胁,为安全生产提供可靠保障。
2 巷道支护类型根据巷道用途,巷道可以分为开拓、采准和回采三种巷道类型,不同巷道需要选择不同的支护方式,目前较为常用的支护方式主要有棚式支架、注浆加固、砌碴支护、复合支护和锚网支护。
支护作用主要用于改善巷道围岩稳定性和控制围岩变化,选择正确的支护方式是决定围岩稳定程度的关键,下面主要重点分析几种不同类型的支护方式。
2.1 棚式支护方式这种支护方式是多用于大断面巷道的一种支护方式,历史悠久,方式操作简单,此种支护方式可以在各种地压条件下使用,大部分使用材料为木质、钢筋或金属支架,表面切面多为拱形、圆形或梯形,这种支护方式对支架质量有严格要求,支架与巷道难以密切切合,控制变形能力差,从而导致在复杂地质条件下难以达到预期支护效果。
破碎煤层巷道掘进及支护技术研究一、前言煤矿是我国主要的能源资源之一,煤炭开采一直是我国的重要产业。
由于我国煤炭资源的深层开采,煤矿巷道掘进出现了一系列问题,其中一个主要问题就是煤层破碎。
煤层的破碎不仅影响了巷道的稳定性,也影响矿工的安全。
煤层巷道掘进及支护技术的研究显得尤为重要。
二、破碎煤层巷道掘进的问题分析1. 煤层巷道掘进中煤层破碎的原因煤层破碎在煤矿巷道掘进中是一个常见的问题,其主要原因有以下几点:(1)煤层的物理性质:煤层的特殊物理性质使得其具有一定的脆性,掘进作业中很容易发生破碎。
(2)巷道掘进作业过程中的振动:巷道掘进过程中的机械振动、爆破振动等作业对煤层都会产生一定的影响,进而导致其破碎。
(3)巷道掘进施工技术问题:巷道掘进的方式、施工工艺等问题也容易导致煤层的破碎。
煤层的破碎对煤矿巷道掘进有很大的影响,主要表现在以下几方面:(1)煤层破碎导致巷道稳定性下降:煤层破碎后,煤与顶板、底板的结合性减弱,导致巷道支护的难度增加,巷道的稳定性大大降低。
(2)煤层破碎影响通风和瓦斯抽采:煤层破碎后,煤与岩石的裂缝增多,通风和瓦斯抽采受到明显的影响,矿井安全隐患增加。
(3)煤层破碎对矿工的安全构成威胁:煤层破碎会导致巷道的塌方、坍塌等事故,危及矿工的生命安全。
针对煤层破碎对巷道掘进的影响,研究破碎煤层巷道支护技术显得尤为重要。
下面简要介绍一下破碎煤层巷道支护技术的研究现状。
1. 巷道支护材料的研究巷道支护材料是巷道掘进中最重要的技术之一,对于破碎煤层巷道尤为重要。
目前,研究人员主要针对巷道支护材料的稳定性、抗压性等性能进行研究,并提出了一系列新型的支护材料,例如聚合物材料、纤维增强材料等,以提高支护材料的抗破碎性能。
2. 巷道支护技术的改进针对破碎煤层巷道掘进中的技术问题,研究人员也在不断改进巷道支护技术。
通过引入新型的支护设备、改进支护工艺等,提高了巷道的稳定性,减缓了煤层的破碎程度。
3. 巷道掘进施工工艺的优化四、未来破碎煤层巷道掘进及支护技术的发展趋势随着煤矿深部开发的不断推进,破碎煤层巷道掘进及支护技术的研究也在不断深入。
关于苍海煤矿M6、M16煤巷道支护锚杆(锚索)支护设计技术参数分析 一、锚索设计承载力钢绞线直径为φ15.24mm时230kN ,钢绞线直径为φ17.8mm时320kN ,钢绞线直径为φ21.6mm 时454kN 。
二、锚索设计破断力钢绞线直径为φ15.24mm时260kN ,钢绞线直径为φ17.8mm时355kN ,钢绞线直径为φ21.6mm 时504kN 。
三、锚杆(锚索)支护参数校核已知:M6、M16煤顶板为粉砂岩:以深灰色,薄层状粉砂岩为主,粉砂状结构,夹粉砂质泥岩,菱铁质细砂岩,细砂岩等,沙纹层理发育,局部显水平层理及斜层理。
顺槽巷道毛宽4.7米,高帮3.3米,采用锚网+锚索支护。
1、顶锚杆通过悬吊作用,帮锚杆通过加固帮体作用,达到支护效果的条件,应满足:L ≥L 1+L 2+L 3式中L ——锚杆总长度,m ;L 1——锚杆外露长度(包括钢带、托板、螺母厚度),0.1m ; L 2——有效长度(顶锚杆取围岩松动圈冒落高度b ,帮锚杆取帮破碎深度c ),m;L 3——锚入岩(煤)层内深度,按树脂锚固剂长度1.2m 计算。
其中围岩松动圈冒落高度顶f H B b ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=︒245tan 2ω式中B 、H ——巷道掘进荒宽、荒高;巷宽4.7米,巷高3.3米。
顶f ——顶板岩石普氏系数;粉砂岩取5ω——两帮围岩的似内摩擦角,ω=()︒=3.57arctan 顶f 。
967.0)34.16tan(245tan =︒=⎪⎭⎫ ⎝⎛-︒=H H c ω米66.05967.035.2245tan 2=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=︒顶f H B b ω米L ≥L1+L2+L3=0.1+0.66+1.2=1.96米,顶锚杆长度2.2米满足要求2.锚杆的直径计算锚杆的直径按杆体的承载力与锚固力等强度原则确定,即d 14.35mm === 式中:d ——锚杆杆体直径,mm;Q ——锚固力,按选取直径大于16mm 的树脂锚杆和施工初期职工的锚固工艺掌握程度,按80kN 计算;t σ——杆体抗拉强度,按选取锚杆的技术参数取为490MPa 。
煤矿井下巷道掘进顶板支护技术分析0 引言在我国现有的所有能源中,煤炭有着非常重要的地位。
因此,确保煤炭工业的安全运行至关重要。
煤矿地下巷道的掘进是煤矿工业中很重要的一个内容,操作起来比较复杂,综合性极强。
煤矿的地质结构和采矿要求对于开展煤矿井下巷道掘进工作非常重要,相关的技术人员必须去根据地质结构和采矿的要求,选择合适的掘进设备和掘进技术,为煤矿井下巷道掘进工作的顺利进行打下保障。
煤矿开采作业会受到很多因素的影响,在实际开采过程中,事物和条件具有动态性,会发生变化,相关人员要学会合理控制这些变化。
地层应力会影响巷道的稳定性,要想确保巷道的稳定性,就需要为顶板提供足够的支护,那么采用科学合理的支护技术就非常重要,它有利于巷道工作的有序开展。
1 煤矿井下巷道掘进的支护形式1.1 锚杆支护在对井下的顶板进行支护时,最常用的一种方法是锚杆支护,在具体施工过程中能够保证工作性能,并且能够给企业带来一定的收益。
钢带、锚杆以及托盘是锚杆支护的主要零件,承载能力主要是钢带进行提供的,延伸能力主要是锚杆进行提供的,托盘的作用是连接,这些构件共同组成了锚杆支护,并且使其具有一定的支护效果。
1.2 型钢支护煤矿隧道支护过程中使用的铸钢为工字钢和工字钢,应根据实际的地面支护需求选择合适的钢种。
型钢支架通常以椭圆形,半圆形拱形和圆形横截面的形式用于公路支架。
如果常用的支护钢具有良好的韧性,剪切强度,抗压强度和拉伸性能,则可以适应恶劣的地下巷道支护环境。
在实际的支护过程中,道路支护主要抵抗纵向推力和各种侧向载荷,因此,为了给道路提供足够的支护,钢型材必须在这两个方向上都具有良好的承载能力。
地下通道中使用的支撑段的横截面形状受地层荷载作用下挠曲段模量的影响。
型钢支护的承载能力和弯曲截面模量越近,钢型材的总承载能力就越高。
几何形状也会影响型钢支架的收缩性能,因此承载能力会根据型钢的形状而变化。
锁定支撑钢的形状并使其滑动时,应坚持滑动所需的最大接触面面积,并且应始终将力保持在最佳状态。
煤矿采煤掘进工作中高强支护技术应用研究煤矿采煤掘进工作是在地下深处进行的危险作业,为了保障煤矿工作人员的安全,提高煤炭生产效率,煤矿采煤掘进工作中采用高强支护技术已成为一种必然趋势。
本文将重点探讨煤矿采煤掘进工作中高强支护技术的应用研究,并分析其在煤矿生产中的重要意义及未来发展趋势。
一、高强支护技术的基本原理及分类高强支护技术是指在煤矿采煤掘进工作中,利用高强度材料对采空区进行加固和支护的技术。
其基本原理是通过在采空区内设置各种支护材料,形成一定的支撑体系,使采空区能够承受来自地压和冲击等各种力的作用,从而保证矿井巷道的稳定和安全。
根据支护材料的特性和用途,高强支护技术可分为钢支护技术、混凝土支护技术和岩石支护技术等几种。
钢支护技术是指利用各种形状的钢材来构造支撑体系,常见的有钢架、钢网、钢筋混凝土等。
混凝土支护技术是利用混凝土及其制品对巷道进行支护,一般采用灌筑法、预制法和喷浆法等。
岩石支护技术是指利用特定的岩石材料对巷道进行支护,如锚杆锚网支护等。
二、高强支护技术在煤矿生产中的应用现状随着煤矿深部开采和开采规模的不断扩大,煤矿采煤掘进工作中对高强支护技术的需求也日益增加。
目前,我国在煤矿生产中广泛采用高强支护技术,取得了一系列显著成就。
一方面,在高强支护技术种类上不断创新,如在钢支护技术领域,引入了新型钢材材料,增加了支护材料的抗拉强度和耐腐蚀性能;在混凝土支护技术领域,推广了新型混凝土材料和新工艺,提高了支护结构的强度和耐久性;在岩石支护技术领域,应用了新型的锚杆和锚网等支护材料,提高了支护效果和施工效率。
高强支护技术在煤矿生产中具有重要的意义,主要体现在以下几个方面:高强支护技术是确保矿井巷道稳定和安全的关键技术。
煤矿采煤掘进工作中,地压和冲击等外力对矿井巷道的影响非常大,采用高强支护技术可以有效地减少巷道变形和塌方的风险,保障工作人员的生命安全。
高强支护技术是提高采煤效率和降低生产成本的重要手段。
煤矿巷修及修护方法研究摘要:煤矿巷道是地下煤矿的重要组成部分,对于煤矿的安全生产和经济效益起着至关重要的作用。
本文通过对煤矿巷道的特点分析和修护方法的研究,探讨了煤矿巷道的修护技术和方法,为煤矿巷道的安全运行提供了一定的理论和技术支持。
关键词:煤矿巷道;修护方法;安全生产煤矿巷道作为矿井地下交通的主要通道,不仅是矿井内部运输和通风的重要通道,也是矿井灾害防治和安全生产的重点区域。
由于地质条件、矿井开采和管理等因素的影响,煤矿巷道经常面临各种损坏和变形问题,严重影响了煤矿的安全生产和经济效益。
对煤矿巷道的修护方法进行深入研究,对于提高煤矿巷道的安全性和可靠性具有重要意义。
一、煤矿巷道的特点1. 复杂多变的地质条件煤矿巷道通常位于地下深处,周围地质条件复杂,存在着各种断层、倾斜和节理等地质缺陷。
这些地质条件会导致煤矿巷道的变形和破坏,严重影响巷道的使用和安全性。
2. 高强度的边压和顶板压力煤矿巷道在开采过程中受到来自顶板和围岩的巨大压力,容易引起巷道墙体的破坏和开裂,甚至发生局部坍塌和顶板垮塌等灾害。
3. 工作环境恶劣煤矿巷道位于地下深处,通风条件差,空气污浊,湿度大,温度高,工作环境恶劣,给矿工的作业和生活带来了极大的困难。
二、煤矿巷道的修护方法1. 加固支护技术加固支护技术是目前应用最为广泛的煤矿巷道修护方法之一。
通过对煤矿巷道进行加固支护,可以有效地提高巷道的承载能力和稳定性,减轻地压和顶板压力对巷道的影响,延长巷道的使用寿命。
常用的加固支护技术包括锚杆支护、钢筋混凝土衬砌、喷射混凝土支护等。
2. 岩石支撑技术岩石支撑技术是利用各种支撑材料和设备对煤矿巷道进行支撑和加固,以减轻地压和顶板压力对巷道的影响,减少巷道变形和破坏。
常用的岩石支撑技术包括锚网支护、锚杆支护、喷锚支护、岩层间隙注浆灌浆支护等。
3. 三维复合支护技术4. 先进监测技术先进的监测技术可以对煤矿巷道的变形和破坏进行实时监测和分析,及时发现问题并采取相应的修护措施,保证巷道的安全运行。
煤矿巷道掘进支护技术存在的问题及对策摘要:近些年来,随着技术的不断发展和进步,应用于煤矿采煤工程巷道掘进和支护技术的掘进设备以及技术也开始朝着多元化的方向发展。
在巷道掘进过程中,为了保证掘进的安全性,支护技术的应用是不可或缺的,而不同类型的支护技术所发挥的作用效果有着明显的差异,在选择支护技术时,必须要做到具体问题具体分析,这样才能更好的发挥支护作用效果,解决支护工作中存在的困难和不足。
下面本文就煤矿巷道掘进支护技术存在的问题及对策进行简要探究。
关键词:煤矿巷道;掘进支护技术;问题;1煤矿巷道掘进支护技术概述现如今,我国煤矿巷道掘进过程中比较常用的掘进方式主要有综合机械化掘进和掘锚一体化掘进两种方式。
①综合机械化掘进技术在应用过程中,系统的组成相对来说比较复杂,需要应用到钻孔设备、掘进设备、传输设备以及通风设备等,这种掘进方式在应用期间任何环节都不能受到影响和干扰,否则的话,掘进工作就难以顺利实施下去。
通常来说,该掘进技术应用期间系统性能越好,掘进的工作效率以及施工进度也就越理想。
②掘锚一体化掘进的优势就在于可以有效的节约掘进时间,其是在锚杆支护技术应用的基础之上使得掘进式公寓巷道支护彼此融合。
比如说,对于盾构机掘进工艺的应用,该工艺可以在复杂地理地貌深埋长隧洞内施工,其优点在于掘进速度比加快、安全可靠,最终所形成的巷道质量比较理想。
但是不可否认的是盾构机的造价不菲,要实现该机械设备的有效应用,前期所需要投入的成本相对来说还是比较大的。
通常在煤矿施工期间,为了保证快速的对巷道进行掘进,往往需要连续实施破煤、装煤等作业,因此煤矿巷道掘进机的应用通常比较频繁。
煤矿巷道掘进机的应用优势在于其安全高效,掘进期间可以实现连续作业。
巷道掘进机在运输设备的辅助之下,可以实现高效快捷的连续作业,掘进速度因此得以大幅度提升。
总的来说,煤矿采煤工程巷道掘进是一项极为复杂的工作,为了保证巷道的安全,在巷道空间顺利开挖出来之后,就必须要采取有效的措施对巷道予以支护。
浅析煤矿巷道掘进和支护技术的质量摘要:地下煤炭开采作业由于地下环境复杂,煤矿井下的情况可能多变,这会对地下开采人员的生命安全造成极大的威胁,为了保证地下煤炭开采作业的有效进行,支护技术在其中发挥着重要作用。
因此煤炭企业为了保证煤炭开采的整体质量以及煤炭生产施工人员的人身安全,需要利用先进的开采技术以及开采设备来提高煤炭开采作业的整体安全,保证煤炭开采的安全质量,为煤炭开采作业人员提供必要的人身安全保障,优化巷道掘进以及支护工作显得尤为必要。
关键词:煤矿巷道掘进;支护技术;质量探讨引言巷道的掘进与支护作为地下煤矿开采作业的重要环节,它不仅关系到煤矿的生产效率,同时也决定着地下开采人员的生命安全,是整个地下煤炭开采作业不可忽略的一个重要因素。
受地下矿井开采作业各方面因素的影响,巷道掘进与支护往往存在很大的不确定性,影响其不确定性的因素包括支护技术、施工设备、以及地质条件等,巷道作为运输煤炭的主要空间,它是通过支护技术来构建起周边煤层与岩体为基础的一个煤炭运输通道,是决定整个煤炭运输的重要条件。
1煤矿巷道掘进的基本概述煤矿巷道掘进作业十分的复杂,它的确定并非是由某个负责人头脑发热来决定,而是需要对煤炭的地下环境进行精准的勘测和设计后,依照现有的技术条件以及挖掘设备来制定其科学合理的开采作业计划。
由于地下环境十分复杂且存在不可预见性,因此地下开展作业需要有条理的进行,这就给煤炭的施工开展作业人员带来很大的难度。
再进行地下煤矿开采过程中,需要对岩石以及煤炭进行爆破处理,并结合支护技术来得到一个满足地下煤炭开采作业所必需的巷道场所。
煤矿巷道掘进的手段有很多种,并且挖掘方式的灵活性本质上决定了装置设备、操作要素的不确定性。
2锚杆支护技术的影响因素锚杆支护是地下煤炭开采作业的一项重要因素,它决定了地下煤炭开采作业的好坏。
在进行地下煤矿开采作业时,可根据巷道周边的岩石坚硬程度来决定是否采用锚杆支护技术,当巷道周边的岩石硬度较大时,此时可直接采用锚杆支护技术来解决巷道的变形问题,同时也可起到加固巷道的作用。
煤矿巷道支护技术
摘要:本文阐述了软岩的概念,分析了煤矿软岩巷道支护存在的问题,提出了煤矿软岩巷道支护技术。
关键词:煤矿;巷道;支护技术;分析
abstract:this paper expounds the concept of soft rock, which analyzes the problems existing in the coal mine soft rock tunnel supporting, coal mine soft rock tunnel supporting technology is presented.
Keyword:coal mine;tunnel supporting technology;analyze
软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变及高应力的岩体之总称,软岩分为地质软岩和工程软岩。
地质软岩是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量的膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱层;工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体,工程力是指作用在工程岩体上的力的总和,它可以是重力、构造残余应力、水平作用力和工程扰动力以及膨胀应力等,显著性塑性变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形值,并影响了工程的正常使用。
工程软岩定义揭示了软岩的相对性实质,即是否为软岩取决于工程力与岩体强度的相互关系。
当工程力一定时,不同岩体可能表现为硬岩特性,也可能表现为软岩的特性,而对于同一种岩石,在较低工程力的作用下可表现为硬岩的变形特性,在较高的工程力作用下可能表现为软岩的大变形特性。
工程软岩与地质软岩的关系为:当工程载荷相对于地质软岩的强度足够小时,地质软岩不产生显著塑性变形的特征,此时不作为工程软岩。
只有在工程力的作用下发生了显著塑性变形的地质软岩,才视为工程软岩。
1 煤矿软岩巷道支护存在的问题
1.1 软岩巷道变形破坏的特点
1.1.1 软岩巷道的变形呈现蠕变变形三阶段的规律,并且具有明显的时间效应。
初期来压快、变形量大,巷道自稳能力很差,如果不加以控制很快就会发生岩块冒落,直至造成巷道破坏。
如果用钢性支架强行支护而不适应软岩的大变形特性,则巷道也难以维护,造成支架被压坏、巷道垮落。
1.1.2 软岩巷道多为环向受压,且非对称,巷道开挖后不仅顶板变形易于冒落,底板也将产生强烈的底鼓,如果对巷道底鼓不加以控制,则会出现严重的底鼓并导致两帮破坏,顶板冒落。
1.1.3 软岩巷道变形一般随矿井深度加大而增大,不同矿
区、不同地质条件下都存在一个软化临界深度,超过临界深度,支护的难度明显增大,且软岩巷道变形在不同的应力作用下,具有明显的方向性。
1.1.4 软岩的失水和吸水均可造成软岩发生膨胀变形破坏和泥化破坏。
1.2 软岩巷道支护存在的问题
软岩巷道支护问题,尤其是软岩回采巷道的支护问题,是矿业工程中的一大顽疾,以往对软岩巷道的支护问题,在理论认识和支护方法上存在一定问题,主要表现在以下几个方面:
1.2.1 围岩变形破坏机理,支护是一个过程,要使这一过程与围岩变形过程相协调,必须充分而深入地研究围岩的变形机理,只有在此基础上,才能选择适当的软岩的支护时机、支护型式以及确定合适的支护参数。
1.2.2 支护对策,软岩巷道与硬岩巷道变形破坏特征不同,应采取适应于软岩巷道的支护对策。
1.2.3 支护参数,支护参数选择是影响巷道稳定性的一个非常重要的因素。
以往对支护参数的选取基本上采用工程类比法。
当工程地质条件简单,此法基本满足要求;当地质条件复杂是不能满足要求的,再加上目前很少有软岩巷道支护成功事例,无法进行工程类比。
对于软岩巷道,单纯的采用常规的锚喷支护、U型钢支架等难以控制围岩软化等引起的过量变形与破坏,其问题所在主要有以下几个方面:(1)围岩自承圈厚度小,常规支护多采用端锚锚杆,其所形成的围岩自承圈厚度较小,一般情况,锚固后围岩的自承圈厚度约为0.6m,远小于锚杆杆体长度,造成锚杆的浪费,同时难以抵抗较大的围岩压力;(2)初期支护刚度过大,巷道开挖后由于围岩应力重新分布和发生变形而对支护体产生较大的压力,它与支护体的刚度有较大的关系,支护体的刚度越大,其抵抗围岩压力越大,如果支护刚度偏大,则不能适应巷道开挖初期变形速度快,变形量大的特点,进而导致巷道围岩支护变形不协调而发生破坏;(3)围岩表面约束能力差,由于高应力或构造应力的影响,使得支护体首先在较为薄弱的地方出现过量变形、岩石松动和破坏,进而形成破碎区,破碎区的发展导致围岩自承圈破坏。
对于高应力或受构造应力影响下软岩巷道,采用普通的锚网(铁丝网)喷支护时,由于喷体强度相对较低,对围岩约束能力差,不能有效地扼制围岩的局部破坏和破碎区向纵深发展,进而导致围岩破坏。
2 煤矿软岩巷道支护技术探讨
2.1 软岩巷道支付的技术关键
由于软岩的力学属性、变形力学机制等特点,对软岩巷道实施成功支护,需运用三个技术关键:
2.1.1 正确地确定软岩变形机制的复合型。
2.1.2 有效地将复合型转化为单一型。
2.1.3 合理地运用复合型变形力学机制的转化技术。
由于软岩巷道围岩并非具有单一的变形力学机制,而是同时具有多种变形力学机制,即复合型变形力学机制,复合型变形力学机制是软岩巷道变形和破坏的根本原因。
因此,单一的支护形式是难以奏效的,只有采用联合支护的方法,合理地运用复合型向单一型转化的技术,即与软岩变形过程中每个支护力学措施的支护顺序、时间、效果相联系,必须适合复合型变形力学机制的特点,这样才能保证支护成功。
2.2 最佳支护时间分析
巷道开挖以后,巷道围岩应力将重新分布,切向应力在巷壁附近发生高度集中,导致该区域的岩层屈服进入塑性工作状态,从而形成塑性区。
塑性区的出现,致使应力集中区从岩壁向纵深发展,当应力集中的强度超过围岩屈服强度时,就出现新的塑性区,如此逐步向纵深发展。
如果不采取适时有效的支护,临空塑性区将随变形的增大而出现松动破坏,即形成松动破坏区。
塑性区与松动破坏区不同,塑性区具有一定的承载能力,而松动破坏区已经完全失去承载能力。
塑性区分为稳定塑性区和非稳定塑性区。
出现松动破坏之前的最大塑性区范围,称为稳定塑性区;出现松动破坏区之后的塑性区为非稳定塑性区。
对应于稳定塑性区和非稳定塑性区
的宏观围岩的径向变形分别为稳定变形和非稳定变形。
塑性区的出现,对支护体来讲具有两个力学效应:
2.2.1 围岩中切向和径向应力降低,减小了作用在支护体上的荷载。
2.2.2 应力集中区向围岩深部转移,减小了应力集中的破坏作用。
对于高应力软岩巷道支护来讲,应允许其出现稳定塑性区,严格限制非塑性区的扩展,也就是要求选择最佳的支护时间,以便最大限度的发挥塑性区承载能力而不至于出现松动破坏。
所以,最佳支护时间的力学含义使最大限度的发挥塑性区的承载能力而不出现松动破坏时所对应的时间。
2.3 软岩巷道支护的对策
对于软岩巷道,常规的支护方法和单一措施都不能满足工程的实际需要,必须根据其原因采取相应的支护对策:
2.3.1 加强网或喷层的强度和刚度,或在局部薄弱环节,增加锚梁支护,以增强围岩表面约束能力,限制破碎区向纵深发展。
2.3.2 适时进行二次支护且二次支护适当地增加支护强度,以保证初期支护具有一定的柔性,在巷道不失稳的前提下,允许围岩有较大的变形,让其充分地释放能量。
同时,支护体后期要有足够的强度和刚度来控制围岩与支护的过量变形。
2.3.3 实现软岩巷道厚壁支护,一是采用全长锚固全螺纹钢等强锚杆,增加围岩自承圈厚度,实现厚壁支护;二是进行锚索加固,由于锚索长度较大,能够深入到深部较稳定的岩层中,锚索对被加固岩体施加的预紧力高达200kN,限制围岩有害变形的发展,改善了围岩的受力状态,增加围岩自承圈厚度,实现厚壁支护;三是改变支护结构,在巷道的两底脚增加斜拉锚杆或巷道底板开挖成反底拱形并锚喷(梁)支护,从而形成完整的、封闭的支护整体。
2.3.4 减少围岩的破坏,增大围岩的强度,提高围岩自承能力。
一是推广光面爆破,减少围岩震动,控制围岩环向裂隙,尽量保持围岩的整体强度;二是尽量保持巷道周边的光滑平整,避免产生应力集中;三是采用膨胀材料充满锚杆孔,形成全长锚固。
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