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浅谈软岩巷道支护技术

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· 294 ·区域治理综合信息浅谈软岩巷道支护技术林凡优 肖郁磊中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司，河北 秦皇岛 066004摘要：软岩巷道的支护问题一直制约着我国矿建工程的发展，需要相关部门及工作人员加以重视，从而能够不断对实际问题进行处理和解决。基于此，文章首先介绍了软岩巷道的支护机理，然后从工程实例出发，简单讨论了软岩巷道支护技术的应用，希望对我国矿山资源开采行业有所帮助。关键词：软岩；巷道；支护技术软岩，即松软岩层，主要指胶结程度差、易风化及构造面切割影响显著，并且含有大量易膨胀粘土矿物的松散软弱岩层，普遍具有强度低、地应力高和易流变等特点。我国占地面积广阔，软岩巷道分布也相对广泛，并且随着矿山资源开采深度的不断增加，巷道所处环境的地应力也不断提高，尤其是在一些具有较强地质构造活动的区域，软岩巷道支护成为限制矿山资源开采的重要因素。一、软岩巷道支护机理围岩在初步暴露后，需要立刻进行临时支架的架设，并且要求其具备较强的变形能力与支撑能力，使其能够为围岩残余强度连为一体，提高围岩的自撑和自稳能力。底拱封闭是软岩巷道支护的薄弱环节，具体来说，软岩巷道受到压力后，从底板开始失稳，然后逐步向上扩展。加之永久水沟的修剪，使其应力分布更易受到排水影响，最终导致软岩巷道的严重变形或损毁。对于原岩应力较大的软岩巷道，通常需要高强度、高抗力的支架来阻止围岩的变形和破坏。但就目前而言，由于受到各种因素影响，高强支架的普及应用还存在一定的困难，因此通常需要利用具有较大变形能力的支架来使围岩充分变形，并释放其自身压能，然后进行二次支护，使支架与围岩之间能够相互作用达到平衡，对此，一般可采用U型钢来完成。封闭与加固衬砌中，充填与充填材料亦相当重要，充填不仅使支架或碹体对围岩产生作用，亦能防止围岩松动与脱落，又使支架或碹体均匀受力，提高承载能力。巷道开凿后，围岩在裸露状态下，风化、水化作用使围岩强度大大降低，并失去稳定性，因此及时封闭加固围岩是提高围岩强度和稳定性的必要手段。二、工程实例1 工程概述某矿位于地下560m处，其开拓大巷、轨道巷以及运输巷三者以30m间距并行安排。其中，大巷位于断层破碎带，围岩性质为软岩，抗压强度为2.2~21.0MPa。在掘进初期，该巷道采用的是传统的锚网喷支护方式，但是由于各种因素影响，巷道支护结构中的棚梁出现弯曲下沉、棚腿被挤出现象，支护效果显著下滑，巷道断面迅速减小。随着巷道掘进工作的不断进行，底鼓问题逐渐凸显，最大底鼓量达到0.45m，严重影响到了大巷的正常运输和掘进速度。不仅如此，还出现了断面收缩，行人安全距离减小，通风阻力增大，巷道冒顶掉渣等现象，严重威胁到现场工作人员的人身安全，因此需要对其支护设计进行改善。2 优化支护设计2.1 原来支护措施开拓大巷断面巷道宽为4.4m，轨面往上的高为3.35m，其形状为直墙半圆拱形。之前采用的是锚网喷支护，使用直径为0.02m×2m的锚杆，其间排距是0.8m×0.9m，矩形钢筋网为4号，网格是0.1m×0.1m，喷浆的时候使用C20强度的混凝土，保持喷层厚度为0.15m。使用直径为0.01524m×7.3m的锚索，保证排距2.7m，在局部地段，通过增加锚索的方式来使支护变强。2.2 支护优化措施2.2.1 支护形式分析大巷顶底板位移、底鼓以及两帮变形特征，明确巷道断面形状，选择反底拱联合底角锚杆耦合支护方式对其进行整治，确保巷道底鼓能够得到有效控制。在轨面向下的位置，按照一定的弧形挖掘0.6m，然后铺反底拱，与此同时，两帮和顶分别增加0.1m当做毛断面施工尺寸。2.2.2 支护参数第一，锚杆。大巷顶底板和两帮需要高性能的锚杆以支撑其变形，因此，采用由lV级专用螺纹钢加工制成、直径为0.02m×2.5m的锚杆，锚杆间排距0.6m×0.7m；第二，锚索。其直径为0.0178m×9m，排距为2.1m，有一根锚索打在顶板两侧，即二三根锚杆之间，每个孔使用四卷树脂药卷；第三，托盘。锚杆使用0.3m×0.3m的新托盘，锚索采用的托盘尺寸为0.4m×0.4m。3效果分析在新的支护参数下，对支护效果进行跟踪，检测大巷顶底板及两帮变形和位移情况。具体来说，就是随着工作面的推进，在掘进面方向布置两个深部位移观测站和四个表面位移收敛观测站，每天观测一次，直至巷道变形趋于稳定。此时，记录表面位移收敛及两帮深部变形的精确数据，对其进行分析。通过对变形数据的分析可知，在其允许范围内，大巷掘进时顶底板和两帮均出现位移，其最大移近量分别为0.162m和0.144m，日平均变化量分别为0.145m和0.131m。由此可见，优化后支护参数支护效果明显。三、结束语总而言之，只有充分了解软岩巷道的支护机理，掌握不同支护技术的作用原理和应用方法，才能在实际工作中，有针对性地选择合适的支护技术和支护形式，切实有效地提升软岩巷道的支护效果，减少由高地应力引起的围岩变形及巷道破坏，保障矿山资源开采活动的顺利进行。参考文献：[1]荆向明.软岩巷道支护技术研究与应用[J].煤,2017,26(3):75-76.[2]路清,陈健.深部软岩巷道围岩变形机制及支护技术探析[J].内蒙古煤炭经济,2017,(2):153.

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煤矿软岩巷道支护探究

煤矿软岩巷道支护探究

煤矿软岩巷道支护探究

随着对矿产资源的不断挖掘，煤矿巷道挖掘成为工作中的关键，巷道中受高应力作用出現软岩巷道容易出现围岩松软、支护困难等情况，巷道软岩稳定性差、容易发生变形，对巷道围岩的变形难以控制，本文主要根据软岩巷道稳定性差和易变形的特点，深入研究巷道围岩的力学支护原理、支护材料的选择和正确运用支护技术，对施工中常见的问题进行分析探究，并根据不同巷道选择合适的支护方式提出不同方案，有效解决高应力软岩巷道所产生的问题。

标签：高应力；软岩；支护方式；锚杆支护

0 引言

在我国煤矿底层中软岩分布广泛，煤炭储量在1000M以下的占比55%左右，随着我国开采深度的增加，我国大部分矿井巷道基本岩层结构多为软岩，深部巷道受高应力和高温度等影响，容易出现开采困难和巷道明显变形的问题，为解决软岩巷道下出现的巷道围岩变形大、稳定性差的问题，软岩支护成为困扰我国煤矿生产的问题之一，软岩巷道支护措施不当易造成巨大的返修量，还使得整个矿区陷入困境，因此，做好巷道软岩支护工作是煤矿矿井采掘工作的关键。

1 巷道变形的原因和支护原理

（1）软岩巷道变形的原因。煤矿开采中面临的一大难题是在高应力作用下的软岩巷道有效支护方式，巷道顶板的不稳定情况会影响到巷道顶板的稳定性，巷道两边的移动或顶板下沉容易导致巷道断面收缩，使得两帮的变形更加严重，从地板岩层方面的受力情况看，巷道地板处于未支护状态，随着巷道的不断挖掘，原本作用于地板岩层上的应力会恢复弹性，但水平应力却增加，会出现变形的情况；若挖掘的方向处于倾斜状态，巷道顶板的岩层会受到较大水平应力影响，出现顶板破坏的现象。根据地质力学的评估，地应力和高应力是导致围岩和支护发生变形的主要原因，随着采矿深度的不断增加，地应力影响严重的会导致变形甚至是坍塌情况发生。

（2）支护原理。巷道采掘中，岩体的原始岩应力会重新分布并会出现被破坏的情况，不仅促使围岩自身的裂痕扩展和向巷道空区变形，随之而来的受力情况也会发生变化；对于硬岩巷道由于其高强度可以控制松动区的出现，而软岩巷道的支护，要求向回应力形成一定的塑形区且达到最大承载力为最佳。软岩支护主要产生的力学效应之一是围岩使作用于支护体上的承载力减小，另一个是应力由集中向围岩深部偏移。因此，软岩巷道支护的关键点在充分利用和改善围岩的自承受能力。

浅议软岩巷道支护技术

浅议软岩巷道支护技术

Ｃｏａｌ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

浅议软岩巷道支护技术　

郑　瀚　

（江苏苏安矿山工程有限公司，江苏南京２１００００）　

【摘要】软岩巷道围岩强度低，结构松软，易吸水膨胀，因　

而巷道围岩变形大，易发生底鼓，是煤矿巷道支护的难点和重点。　

本文首先对软岩巷道的围岩变形和压力特征进行了分析，接着分析　

了软岩巷道围岩变形量的构成，最后在此基础上对软岩巷道支护要　

点进行了总结。　【关键词】软岩巷道；变性特征；压力特征；支护技术　

前言　

对于软岩有不同的定义。第一种是根据岩石的单轴抗压强度　

，把　＜２０　ａ的岩层称为软岩：第二种种定义是“软弱岩层是　

指强度低、孔隙度差、胶结程度差、受结构面切割及风化影响显著　

或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层”；第三种定义　

是“软岩是指在巷道工程力的作用下能产生显著变形的工程岩体。”　

软岩巷道围岩强度低，结构松软，易吸水膨胀，因而巷道围岩　

变形大，易发生底鼓，软岩巷道支护是煤矿巷道支护的难点和重　

点。　

１软岩巷道的围岩变形和压力特征分析　软岩的力学性质对围岩稳定性有重要影响，根据许多井下观　

测，可归纳出软岩巷道的围岩变形有以下特征：　

（１）围岩变形有明显的时间效应。表现为初始变形速度很快，　

变形趋向稳定后仍以较大速度产生流变，且持续时间很长，有的达　

数年之久。如不采取有效的支护措施，则由于围岩变形急剧加大，　

势必导致巷道失稳破坏　这种变形特征明显地表现出蠕变的三个变　

形阶段，即减速蠕变、定常蠕变和加速蠕变。　

（２）围岩变形有明显的空间效应。其一表现为围岩与掘进工作　

面的相列叫立置对其力学状态的影响，通常在距工作面１倍巷宽以远　

的地方就基本上不受掘进工作面的制约；其二表现为巷道所在深度　

不仅对围岩的变形或稳定状态有明显影响，而且影响程度比坚硬岩　

层大得多。　（３）围岩变形对应力扰动和环境变化非常敏感。表现为当软岩　

巷道受邻近开掘或修复巷道、水的浸蚀、支架折损失效、爆破震动　以及采动等的影响时，都会引起巷道围岩变形的急剧增长。　

软岩巷道合理支护方式浅析

软岩巷道合理支护方式浅析

２００７年第１期　中国非金属矿工业导刊　总第５９期　

【采矿技术】　

／　

＼　软岩巷道合理支护方式浅析　

黄长国，华心祝，张永将　

（安徽理工大学，安徽淮南２　３２００１）　、　

／　

摘要：本文论述归纳了四种不同类型的软岩巷道的变形破坏机理和相应的合理的支护方式。对煤矿软岩巷道工程实践有　

着一定的指导意义。　

关键词：软岩巷道；变形；破坏机理；支护；软岩分类　

中图分类号：ＴＤ３５３；ＴＤ８２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—９３８６（２００７）０１—００５５－０３　

Ｔｈｅ　Ｓｉｍｐｌｅ　Ａｎａｌｙｓｅ　ｔｏ　Ｒａｔｉｏｎａｌ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　Ｓｏｆｔ　Ｒｏｃｋ　Ｔｕｎｎｅｌ　

Ｈｕａｎｇ　Ｃｈａｎｇｇｕｏ，Ｈｕａ　Ｘｉｎｚｈｕ，Ｚｈａｎｇ　Ｙｏｎｇｊｉａｎｇ　

（Ａｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕｍｎａｎ　Ａｎｈｕｉ　２３２００１）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｈａｖｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｔｒｏｙ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｏｆ　ｆｏｕｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｙｐｅｓ　ｓｏｆｔ　ｒｏｃｋ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｒａｔｉｏｎａｌ　ｓｕｐｐｏｒｔ　

ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｓｏｍｅ　ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｓｏｆｔ　ｒｏｃｋ　ｔｕｎｎｅｌ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔ　ｒｏｃｋ　ｔｕｎｎｅｌ；ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ；ｄｅｓｔｒｏｙ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓｕｐｐｏｒｔ；ｓｏｆｔ　ｒｏｃｋ　ｃｌａｓｓｉｆｙ　

煤矿软岩巷道支护问题一直是困扰煤矿生产和　

建设的重大难题之一。２０世纪５０年代末，煤矿软岩　

问题在部分矿区开始出现，软岩巷道由于其分类和　

变形破坏机理的复杂性和多样性，导致软岩巷道的　

支护问题一直很难得到解决。到目前为止，处于软　

浅议煤矿软岩巷道支护

浅议煤矿软岩巷道支护

浅议煤矿软岩巷道支护

摘要:随着矿井开采深度的增加,巷道破坏日趋严重。软岩巷道支护历来是巷道工程的难题,通过对软岩巷道的特征分析,及支护原理和方法的论述,对泉店矿回采巷道支护方式进行了设计,并给出了相应的建议和措施,取得了良好的效果。

关键词:软岩巷道 围岩 支护结构

随着国民经济的发展,煤的需求量逐年增长,开采的范围也不断扩大。无论新老矿井,在开掘巷道时都遇到了大量的软岩层,特别是随着开采深度的不断增加,深部地压明显增大。

在软岩层中施工巷道,掘进容易,但维护极其困难,采用常规的施工方法和传统的支护结构,往往不能奏效。因此研究软岩支护问题便成为巷道施工的关键问题。

1 软岩巷道的特征

软岩巷道最明显的特征是地压显现比较剧烈,巷道维护困难,主要表现在围岩的自稳时间短、来压快、围岩变形量大、速度快、持续时间长、四周来压、底鼓明显、遇水膨胀、变形加剧,可以用4个字来概括:松、散、软、弱。

2 松软岩巷道支护原理

软岩层巷道支护的着眼点应放在充分利用和发挥自承能力上。支护原理是:根据岩层不同属性,不同地压来源,从分析地压活动基本规律入手,运用信息化设计方法,使支护体系和施工工艺过程不断适应围岩变形的活动状态,以达到控制围岩变形、维护巷道稳定的目的。具体的说,有以下几个方面:(1)必须改变传统的单纯提高支护刚度的思想,支护结构及强度应与加固围岩、提高围岩自承能力相结合,与围岩变形及强度相匹配,实践证明,单纯提高支护刚度的方法是难以奏效的;(2)必须采取卸压、加固与支护相结合的方法,统筹考虑、合理安排,对高应力区,要卸得充分,对大变形区,要让得适度,对松散破碎区,要注意整体加固,对巷道围岩整体要支护住;(3)进行围岩变形量测,准确地掌握围岩变形的活动状态,根据量测结果进行反馈,以确定二次支护结构的参数,确定补强时间,再次支护时间和封底时间;

3 松软岩巷道支护原则

早期的支护理论沿用地面结构工程原理设计支护参数,围岩是支护的对象,支护只是人工构筑的承载结构而已。然而,现代岩石力学揭示,岩石破裂后具有残余强度,松动破裂围岩仍具有相当高的承载能力,围岩既是支护压力的根源,又是抵抗平衡原岩应力的承载体,而且是主要的承载结构体。支护的作用在于维护和提高松动围岩的残余强度,充分发挥围岩的承载能力。因而,在松软岩巷道支护中,要遵循以下几方面原则:(1)维护和保持围岩的残余强度原则。(2)提高围岩残余强度的原则。(3)充分发挥围岩的承载能力的原则。