软岩巷道支护的探讨
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浅谈煤矿软岩巷道支护技术随着煤矿开采技术的成熟,开采深度的不断深化、开采规模的扩大,巷道损坏程度逐渐的扩大。
软岩巷道支护一直是巷道工程的一个疑难点。
软岩巷道的支护与使用维护优劣程度,直接影响到煤矿安全高效生产。
文章通过对软岩巷道的概念、支护原理、支护原则、支护类型、支护对策等方面进行论述。
标签:软岩巷道;支护;原理;原则1 软岩的基本概念软岩是在特定的环境下,塑性变形明显的岩体。
这种岩体多是泥岩、粉岩等。
软岩的特点可以用软、弱、松、散概括。
在煤矿巷道支护施工中,巷道围岩就是需要施工的岩体;工程力是指岩体上的重力、应力、水作用力、膨胀应力等。
软岩通常分:低强度高膨胀性软岩、高应力软岩、极破碎软岩、复合型软岩四类。
1.1 低强度高膨胀性软岩,围岩质地破碎、强度偏低、遇水变形,对施工中的震动耐受力差。
巷道围岩变形迅速,给支护带来很大困难。
由于软岩中的泥质成分和结构面确定了软岩的特征,导致软岩产生塑性变形。
软岩通常具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性、扰动性等特性。
1.2 我国煤矿开采深度逐年增加,使得一些矿井重力引起的垂直应力骤增,构造应力场错综复杂;在高应力条件下,扰动影响剧烈,围岩破坏程度加剧,涌现新裂纹致使煤岩体积扩大,扩容膨胀。
1.3 极破碎软岩巷道围岩内节理不同、裂隙等结构面,围岩支体破碎、稳定性差。
巷道掘进工作中可能发生冒顶和片帮,给支护作业带来诸多不便。
1.4 复合型软岩指上述3种软岩类型各种组合。
2 软岩巷道支护原理与支护原则2.1 支护原理软岩巷道支护的重点在于发掘自承能力。
支护原理:依据岩层特性,地压来源,运用科学设计方法,使支护体系和施工过程能够适应围岩变形的种种情况,从而达到控制围岩变形、维护巷道稳定的宗旨。
(1)改变思想,支护结构和强度和围岩自承能力相适应,与围岩变形及强度相结合,实践证明,单纯提高支护刚度的做法是难以达到预期效果;(2)适当卸压、加固与支护相结合的方法相辅相成,运筹帷幄,高应力区,需要卸力合理,对变形大的区域,要让度适量,支离破碎区域,进行整体加固;(3)对于围岩变形量测定,及时掌握围岩变形的活动状态,根据测定结果予以反馈,以确定二次支护结构的相关技术参数;(4)坚持综合治理、持续监控的支护思想。
软岩巷道支护施工存在的问题及控制对策软岩巷道支护一直是困扰煤矿安全生产的主要问题之一。
本文以水矿集团某煤矿巷道施工为工程背景,根据现场调研情况,分析了巷道支护施工中存在的主要问题,如巷道超挖严重、)锚杆孔位及预紧力与设计值相差过多等,并提出了相应的控制对策。
标签:软岩巷道;支护;施工0 引言软岩巷道支护一直是困扰煤矿安全生产的主要问题之一。
由于含有膨胀性粘土矿物,软岩遇水容易膨胀,导致整体强度降低、胶结程度差,巷道掘进和支护困难,早起的锚杆支护理论和技术适用于中硬、硬岩的围岩条件中,此时也已不在适用。
为解决此类问题,我国学者也开展了大量的研究和实践,如围岩强化技术体系、分布动态控制体系、让压支护技术体系等,其核心技术是采用高强预应力锚杆、锚索,配合U型棚、喷注浆等手段,实现围岩和支护体系的统一承载、动态控制,目前在理论和工艺方面都取得了良好的成绩。
但是再巷道支护施工过程中,仍然存在一些问题。
本文以水矿集团某矿为例,多名技术人员在掘进工作面跟班进行支护质量监测及矿压观测测站安装,根据现场调研统计情况,对巷道支护施工方面存在的问题进行了整理和分析,并提出了相应的控制对策,以期为巷道支护施工提供一定的借鉴。
1 巷道支护施工存在的主要问题根据调研情况,目前巷道支护施工主要存在以下问题:(1)巷道超挖严重,成形较差。
与设计巷道断面尺寸相比,最大超挖处超过500 mm,此巷道虽然为半煤岩巷,但因为巷道围岩松软破碎并存在煤岩互层,围岩揭露后短时间内即垮落,造成帮顶凹凸不平,护表材料和围岩存在架空区间,锚杆、锚索多有锚空现象。
(2)锚杆孔位及预紧力与设计值相差过多。
①设计要求锚杆孔必须垂直于岩面,但实际施工中多有钻机在同一个位置上连续打几个孔都不移位的现象,造成锚杆孔位与设计轴线相差过大,而锚杆螺母又没有采用调心垫,最后难以有效提高预紧力矩,要求锚杆孔与设计线差值不超过5度。
②施工设计要求帮锚杆预紧力矩不小于250 N·m,顶板锚杆不小于300 N·m,除钻机安装时拧紧后尚需要人工二次加扭,但根据安装的两个托锚力测站,帮顶部共计11块压力表,扭矩小于200 N·m,经测量初始预紧力介于1.1~17 kN远远达不到设计要求的60~80 kN。
软沿巷道支护方式浅析摘要:随着矿井开采深度的延伸及采动影响,巷道底鼓严重,顶板和两帮来压明显,巷道修护频繁,制约了矿井正常生产。
四川威远集随着矿井开采深度的延伸及采动影响,巷道底鼓严重团叙永煤矿通过对S21绞车道上山巷道破坏原因的分析,采取了一些新的支护方式和新的支护工艺,取得了良好效果。
关键词:软岩巷道变形支护方式1 软岩巷道地质概况四川威远集团叙永煤矿属附和近距离煤层群开采,其中S21绞车上山布置在C20煤层和C19煤层旁边,间距约25 m,S21绞车道上山巷道主要是由山泥岩或沙质泥岩构成的,蒙脱石和伊利石的含量非常高,属于极为典型的膨胀性软岩巷道。
自该矿井投入生产以来,该巷道虽然经过多次翻修,但均未起到很好的效果,巷道底鼓量大,变形严重等问题依旧十分严重。
2 对于造成软岩巷道破坏的原因的分析(1)由于围岩的岩石性质,及其所受的力学性质对围岩的牢固性和稳定性具有极大的影响,因而主要是由山泥岩或沙质泥岩构成的S21绞车道上山巷道,由于泥岩或沙质泥岩的膨胀性,造成岩体强度十分差,变形非常严重;并且由于S21绞车道上山巷道的围岩的裂隙在随着地质变化不断地发育的原因,一部分矿井水通过不断发育的裂隙逐渐渗透到围岩深部,致使岩体强度严重弱化并引起膨胀,破坏巷道原有支护。
(2)该矿属于附和近距离煤层开采,巷道两边布置工作面多,采煤工作面回采期间采动支撑压力对围岩破坏有较大影响。
(3)巷道支护方式采用注浆固化,工字棚支护,工字钢结合人工假顶二次支护等,不能适应巷道变形的需要。
3 软岩巷道的几种综合支护方式依据S21绞车道上山巷道的破坏情况,可以采取以下几种方式对巷道进行维护。
(1)对于巷道破坏情况较轻,断面能满足使用要求的区段,可以采用人工假顶或者锚网支护的方式对巷道进行维护。
(2)对于巷道破坏情况较重,但断面能基本满足使用要求的区段,可以采用人工假顶和锚喷联合支护的方式对巷道进行维护。
(3)对于巷道破坏情况极重、围岩压力明显、巷道破坏失修严重、断面不能满足使用要求的区段,可以先在巷道顶部及两帮喷射混凝土,然后采用高水速凝材料预注浆对巷道破坏岩体进行固化,最后在刷大断面后采用锚网加网壳进行联合支护;底板修护可先采用高水速凝材料预注凝进行固化后,采用锚网加浇注混凝土反拱联合支护。
软岩回采巷道支护设计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,对到清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。
标签:松软岩;锚杆;巷道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做法是难以奏效的;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)进行围岩变形量测量,准确地掌握围岩变形的活动状态,根据测量结果进行反馈,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;4)肃立综合治理、联合支护、长期监控的支护思想体系。
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工具而已。
然而,现在岩石力学揭示,岩石破裂后具有残余强度,松动破碎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。
软岩及软岩巷道支护中一些问题的探讨摘要:我国软岩地区矿井分布广泛,随着矿井开采深度的增加,地应力加大,加之地质条件逐渐复杂,软岩巷道支护问题愈趋严重。
本文基于软岩的分类及软岩巷道判定方法,根据软岩巷道变形机制的3大类型,即物化膨胀型,应力扩容型和结构变形型,提出了目前的软岩巷道支护技术中的利用粉煤灰进行壁后充填技术、刚柔层支护技术、刚隙柔层支护技术、超前锚杆支护技术、锚网—锚索耦合支护技术及立体桁架支护技术方案。
关键词:软岩分类巷道支护变形机制技术1引言软岩问题从20世纪60年代就作为世界难题被提了出来,特别是软岩巷道支护,历年是巷道工程的难题。
软岩的类型是多种多样的,巷道穿过软岩的类型不同,其支护对象也不同,在软岩巷道支护前判定其支护对象和把握围岩支护难度是非常重要的。
我国有软岩的矿井分布很广,加之矿井开采深度的增加,地应力加大,原来巷道支护不太困难的矿井,也面临支护难的问题,加之地质条件逐渐复杂,软岩巷道支护问题愈趋严重。
软岩巷道支护研究应从工程地质分析岩层特性及其分类入手,弄清其变形力学机制及非线性变化规律,抓住支护技术的关键技术,实施有效的转化及巷道设计优化,取得成功的支护效果,本文基于软岩的分类、分析软岩巷道支护的变形机制,提出软岩巷道支护技术。
2软岩的分类及软岩巷道的判定2.1 软岩分类软岩分类是围岩分类的一种特殊情况,由于软岩工程特点和人们认识的软岩的出发点不同,国内外对软岩的分类方法有很多种,主要有以下几种观点。
2.1.1 普氏岩石分级法最早给岩石进行系统分级的是俄国学者m.m.普罗托尼亚科诺夫于1907年提出来的,简称普氏分级法。
该法用岩石坚固性系数f来分类围岩,f值等于岩石的单向抗压强度除以10,f也称为普氏系数。
在50~60年代,我国各地下工程部门,包括各类矿山,基本上按坚固性进行岩石分级。
坚固性系数是指岩石间相对的坚固性在数量上的表现,它最重要的性质在于不问是何种抗力,以及这种抗力是如何引起的,而给予岩石相互之间进行比较的可能性。
深部软岩巷道支护技术研究1. 引言1.1 研究背景深部软岩巷道是指岩石中深埋处于较高地应力状态下的巷道。
由于深部软岩的强度较低,岩溶作用较强,岩体结构较复杂,深部软岩巷道在工程施工中往往面临较大的支护难度和风险。
随着我国经济建设和交通基础设施建设的不断发展,深部软岩巷道工程的需求越来越大,对支护技术提出了更高的要求。
目前,国内外对深部软岩巷道支护技术的研究也逐渐增多,一些新的支护方法不断涌现,为工程实践提供了更多选择。
由于深部软岩巷道的特殊性和复杂性,现有的支护技术仍存在许多不足之处,例如支护效果不理想、施工难度大、施工周期长等问题。
对深部软岩巷道支护技术的研究仍然具有重要意义,有待进一步深入探讨和改进。
【研究背景】的明确,有助于引导研究人员深入开展相关工作,提高深部软岩巷道工程施工的技术水平和质量。
1.2 研究目的研究目的主要是通过对深部软岩巷道支护技术的研究,探讨如何有效地提高巷道的稳定性和安全性,降低工程施工风险,为工程建设提供可靠的技术支持。
具体包括以下几个方面的目的:1. 分析深部软岩巷道的岩体特征,了解其力学性质和变形规律,为选择合适的支护措施提供依据。
2. 探索深部软岩巷道支护技术的研究方法,寻找适合实际工程的有效解决方案。
3. 改进和创新现有的支护技术,提高巷道的支护效果和工程质量。
4. 基于实践案例的经验总结,提出结论,并为未来深部软岩巷道支护技术的研究方向和应用推广提供建议和借鉴。
1.3 国内外研究现状国内外在深部软岩巷道支护技术方面的研究取得了一定的进展。
国内主要集中在深部软岩巷道支护技术的应用实践和经验总结上,已形成了一套较为成熟的支护技术体系。
采用高强度锚杆支护、锚网喷锚等技术,有效控制软岩巷道的塌方和失稳问题。
而国外则更注重对深部软岩巷道岩体特征及支护技术的理论研究,以及新型材料和装备的应用。
在岩体力学、岩土工程、支护材料等方面取得了很多创新性成果。
目前国内外在深部软岩巷道支护技术研究中仍存在一些共性问题,如对于软岩巷道的合理支护结构设计以及支护材料的选择等方面的系统研究不足。
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。
软岩巷道支护技术分析【摘要】在煤矿生产建设的过程中,软岩巷道的支护与加固一直是一项建筑难题,尤其是在高应力软岩巷道的支护中,控制起来比较困难。
对软岩巷道支护技术的相关问题研究,不仅够提高软岩巷道控制水平,对整个软岩工程建设也有重要的现实意义。
【关键词】软岩巷道;支护;技术我国煤炭产量与消耗量都居世界第一,煤炭工业对我国的经济发展与人们的生产生活息息相关。
大量的煤炭需求,使得我国煤炭的开采进度逐年加快,而伴随着煤炭资源的减少,其开采难度也进一步加大,煤炭开釆面临着更为复杂的地质条件与开采难度。
其中,很多巷道都需要布置在软岩中或巷道的围岩较为破碎的地质区域中。
这样的结构通常比较松散且容易破碎,抗高压的能力较低,在防护与维修方面,不但频率较高,控制技术也有困难。
据统计,我国煤炭巷道年掘进量已经超过6000千米,其中软弱及破碎围岩中的巷道掘进量大约占10%,其中每年需要返修、维护的软岩巷道大约在100千米左右。
软岩巷道的维护,不但影响了煤炭生产效率,给煤炭企业经济效益带来较大影响,最重要的是给巷道的安全带来了巨大的隐患,危及井下工作人员的生命安全。
一、软岩巷道概述1.软岩的概念与分类软岩是一种复杂的岩石力学介质,在特定环境下的具有明显塑性变形。
我国地质研究中,将软岩划分为地质软岩和工程软岩两大类。
地质软岩即强度低于25MPa的结构松散、节理发育、孔隙度大、胶结度差、容易风化膨胀性的一类岩体。
工程软岩是在工程力作用下,岩体发生显著塑性变形的岩体总称,是在地质软岩的基础上,强调工程力的作用效果。
2.巷道围岩变形破坏机理分析对于煤炭开采工程中,巷道围岩的变性因素要成为人们主要的考虑内容,围岩的变形和破坏主要受到地质因素和技术因素的影响。
在地质因素方面,不同的围岩岩性和结构状态使得巷道围岩受到应力有区别,形成应力差,加上岩体本身的强度、结构、胶结程度等等方面的影响,都会对巷道围岩变形破坏。
应力作用是造成巷道围岩变形破坏的外因因素。
强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述强风化软岩巷道是指岩石经历了强烈风化作用后形成的软岩层构成的巷道。
强风化软岩巷道的支护及其稳定性是岩石工程中的重要问题,直接关系到巷道的安全和正常使用。
强风化软岩巷道的支护方法主要有物理支护和化学支护两种。
物理支护主要是利用支护结构对巷道进行加固。
一般常用的物理支护方式有钢筋混凝土衬砌、喷射混凝土和锚杆等。
钢筋混凝土衬砌是最常见的一种支护方式,通过将钢筋混凝土加固层覆盖在岩石表面,形成一个坚固的保护层,可以有效抵抗巷道的风化破坏。
喷射混凝土是将混凝土通过喷射设备喷射到岩石表面形成一层坚固的支护层,具有施工快、成本低的优点。
锚杆主要是通过在岩石中埋设锚杆并与混凝土喷射形成的加固层相连,增加巷道的稳定性。
化学支护主要是利用化学材料对巷道进行固化和加固。
常见的化学支护材料有聚氨酯和环氧树脂等。
聚氨酯是一种具有很强粘接能力的化学材料,可以迅速渗透到岩石裂隙中,形成一个坚固的固化层,增加岩石的强度和稳定性。
环氧树脂则是一种固化剂,可以与岩石表面的物质反应形成一个固化层,具有很好的加固效果。
强风化软岩巷道的稳定性除了支护手段外,还受到岩体强度、水文地质条件、地震影响等因素的影响。
岩体强度是指岩石的抗压、抗剪强度,是巷道稳定性的基础。
强风化软岩的抗压、抗剪强度较低,容易破坏,因此在进行巷道支护设计时需要根据不同岩体强度选择适当的支护方式和材料。
水文地质条件对巷道的稳定性也有重要影响。
强风化软岩巷道常常处于高含水量的地质环境中,水的渗透会导致岩石强度降低,从而对巷道的稳定性造成影响。
在巷道支护设计中需要考虑合理的排水措施,以减少水分的渗透和影响。
地震影响也是强风化软岩巷道稳定性的重要因素之一。
地震可能引起巷道支护结构的破坏和岩体的破坏,严重危及巷道的安全。
在巷道设计和支护过程中需要考虑地震力的作用,选择合适的支护方式和材料,增强巷道的抗震能力。
软岩巷道支护技术研究摘要:软岩巷道围岩的突出特征是围岩由非均质层状岩体组成,围岩变形不协调而容易离层和失稳,表现为巷道变形破坏明显。
本文主要就软岩的一系列相关技术进行了探讨,提出采用刚柔复合支护方法对巷道进行支护,即在支护体内设置柔性层和刚性层,柔性层释放初期高应力,刚性层控制有害变形;在受力集中的顶底角采用叠加支护,使巷道整体变形耦合;为提高软岩的开采效率提供参考。
关键词:软岩;巷道;支护;技术软岩巷道围岩属于差异性较大的非均质层状赋存,表现为围岩难以形成承载结构、强烈的两帮移近、片帮和围岩不均匀的整体下沉。
而顶板控制技术是确保支护安全的前提,顶板控制不好会给安全造成极大的被动影响,而且会造成边掘边修的现象,造成极大的人力物力的浪费,所以必须加强软岩巷道支护技术的研究。
1软岩巷道施工存在的问题巷道在施工中发现巷道矿山压力显现快,下肩窝掉包、脱层、钢带撕裂、个别铁托板变形、锚杆拔断,巷道上帮整体内敛,部分玻璃钢锚杆拉断,底臌等问题,严重影响工作面回采期间的安全。
2 巷道破坏原因分析2.1 围岩特性影响岩层松软呈粉末状,顶底板多为泥岩、砂质泥岩及灰质泥岩,巷道围岩强度低,变形量大,变形速度快,巷道施工时极易出现底鼓,从而使两帮及顶板变形加剧,松动范围扩大,矿压显现明显。
2.2 碎胀作用影响岩层中夹矸为固化程度很低的泥岩,夹矸及岩遇水变软,发生膨胀,在上覆岩层的作用下,夹矸及岩被挤压出,从而造成棚式支护的变形。
2.3 支护结构与参数不合理锚杆受力不均,在巷道的整体支护中,托板变形、杆体断裂的始终是个体。
在锚杆安装初期,由于施工机具、操作等因素的影响,锚杆施加给围岩的力就表现为大小不一,造成巷道围岩变形、运动不均,从而引起锚杆受力不均,导致个别托板变形、杆体断裂。
3软岩巷道的支护原理一般情况下,软岩巷道围岩破坏具有以下几个特点:时间效应明显、初期变形速率大、环境感知敏感和对应力扰动,所以在软岩的最大塑性承载能力下,进行巷道支护,可以取得最好支护效果。
关于对深井软岩巷道支护与加固的探讨依明江·阿吉新疆乌鲁木齐煤矿技工学校【摘要】本文对深井巷道变形特征以及深井软岩巷道支护的基本原则进行了分析,通过对深井软岩巷道的支护方法及深井软岩巷道的加固技术的探讨,提出了最佳的延长深井软岩巷道的服务年限的方法。
【关键词】深部巷道软岩支护加固技术煤炭资源开发由浅部向深部发展是现实而客观的要求。
煤炭科学技术的发展,更进一步加速了矿井深度的增加。
深部开采面临着高温高压和强烈的开采扰动和地应力,这决定了深部矿井会遇到一系列动力灾害,包括冲击矿压、煤岩与瓦斯突出、瓦斯爆炸矿井突水、矿压显现剧烈、巷道围岩大变形、冒顶片帮等灾害,因此,深部开采首要的、关键的问题是要解决深部巷道支护问题。
一、深井巷道变形规律与特征根据有关统计分析,当围岩单轴抗压强度在40~60M。
a的中硬岩中,断面在12~20m2条件下的拱形巷道,采用常规的锚、网、喷支护形式:即锚杆直径为16~18mm、长度为1800~2000mm的MSGLW-335无纵肋螺纹钢树脂锚杆,间排距800×800(mm);直径4mm的钢筋制网,网格100×100(mm);喷射100mm厚的C20混凝土的支护结构形式时,巷道埋深与变形情况如下:1.埋深小于400m时,巷道基本稳定。
使用一年后,局部有微小裂缝,位移量一般不大于20mm,不影响使用。
但遇断层破碎带、水平应力大于垂直应力或受采动影响的地段出现变形、破坏,需要修复。
除个别破碎岩层、破碎带外,一般不需修复或加固。
2.当埋深在400~600m之间时,两帮底部开裂,位移量一般30~50mm,有少量底臌,沿拱顶或两肩呈片状或条带形剥落,局部冒落露出原岩。
破坏量约占20~30%,需修复。
修复方式一般采用清除破坏部位,补打锚杆、挂网喷浆。
对压力大的地段应注浆加固。
3.当埋深在600~800m之间时,巷道出现底臌、底脚内移,水沟挤裂,巷道顶部两肩部开裂,__________甚至冒落。
强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述
强风化软岩是指经历了长期侵蚀、氧化破坏,矿业及隧道工程中遇到的一种类型的岩石,具有软、疏松、水分较高的特点,其岩体稳定性较差,易发生失稳及陷落事故。
如何有效稳定强风化软岩巷道的支护成为了当前地下开采中亟需解决的问题。
目前针对强风化软岩的巷道支护技术主要有三种,分别为框架支护、锚杆支护和网片支护。
框架支护主要采用钢架或木架支撑,配合钢筋混凝土梁板或钢筋混凝土灌注拱,起到限制巷道变形和稳定岩体的作用;锚杆支护则采用预制钢筋网和锚索钻孔固结的方法,增加了巷道的承载能力和安全性;网片支护则是将网片挂在岩体表面,增加了岩体的涂覆面积,从而提高抗坍能力。
三种方法各有优缺点,在实际工程中需要根据具体情况灵活选择。
但是仅靠防护措施来保障强风化软岩巷道的稳定性是不够的,还需要在设计之初就充分考虑到岩体特征和巷道结构特点,选择合适的开采方案和支护方案,并在巷道施工过程中进行现场监测,及时处理岩体变形、龟裂等异常情况。
同时,应加强巷道内通风、疏浚和排水,避免潜在的地质灾害隐患。
对于特别严重的强风化软岩工程,应当加强地质勘探和岩体强度测试,减少工程风险。
综上所述,针对强风化软岩巷道支护及其稳定性问题,需要在工程设计、支护措施和施工现场监测等多个方面进行综合考虑和处理,以避免发生因沿用传统支护方式造成的巨大地质安全事故。
煤矿井下软岩巷道支护措施研究摘要】从煤矿开采的实际情况来看,软岩产生的影响是非常大的,开采的安全性、可靠性均难以得到保证,因此说,煤矿企业必须要做好软岩处理的相关工作,尤其是要将软岩巷道支护落实到位。
本文主要针对煤矿井下软岩巷道支护展开深入探析,重点对软岩巷道支护技术进行阐述,以期使得煤矿井下开采工作能够有序展开。
【关键词】软岩;软岩巷道;支护;措施引言:在国内经济发展的进程中,煤炭资源是不可或缺的。
从煤炭开采的现状来看,因为煤炭储量大幅减少,煤矿层深度逐渐变大,这就使得井下作业环境变差,安全难以得到保证,所以说,必须要依据开采的现状选择最为合适的巷道支护技术。
1 软岩的分类在每个国家中,针对软岩概念的界定标准是不同的,这对软岩处理产生的影响是较大的。
直到上世纪 90 年代,这种情况才得到了改变,ISMR 针对软岩予以了清晰的界定,也就是将软岩划分为两类,一是地质软岩,二是工程软岩。
前者指向的是风蚀、水蚀等作用下形成的软岩;后者指向的是外部工程力产生的软岩。
众所周知,工程扰动、残余应力等因素会引起岩体的塑性变形,若想使得软岩巷道得到有效解决,必须要针对工程软岩力学因素展开深入的分析,在此基础上寻找到切实可行的支护措施。
2 软岩的特性(1)对软岩进行分析可知,临界荷载是其固有特性。
从软岩工程力学实验所得结果来看,如果软岩所承受的外部压力并未超过临界载荷的话,那么其内部结构并不会有明显变化,此时岩体能够保持稳定状态,而且力学曲线也呈现出平直状态。
当外部工程压力持续增加时,最终会达到临界荷载,内部预应力也会变得较大,一旦工程压力大于软岩临界荷载的话,那么岩体必然会出现变形。
(2)从临界载荷角度来说,与其相对应的是临界深度这个概念。
软岩特性不同,采用的支护方式有一定区别,通过临界深度能够将软岩塑性变形清晰呈现出来。
如果巷道位置相对较浅的话,那么软化临界深度并不高,此时,软岩并没有显著变形,对软岩巷道展开支护施工时,整个施工并不复杂。
软岩巷道支护的探讨
摘要:本文通过对某金属矿山软岩巷道变形的分析,采用联合支护的方式,对控制软岩巷道的变形、底臌取得了较好的效果,确保了井下采矿的正常生产和人员的安全。
关键词:软岩联合支护应用
某地下开采的金属矿山,地质条件复杂,矿体上下盘均为凝灰岩、凝灰角砾熔岩,凝灰质含量高,矿岩松软破碎,整体性差,强度低,内聚力、内摩擦角小,顶底板岩石均不稳固。
在开采深度500米的主运输巷道内有近50米巷道布置在凝灰岩里。
由于凝灰岩遇水泥化膨胀,地压大,巷道变形严重、维修频繁,给矿山的生产带来了严重的影响。
通过对巷道变形的原因和原支护型式的分析,采用联合支护的方式,有效的解决了50米巷道变形和频繁维修的问题,保障了井下正常生产和人员行走的安全。
1 软岩巷道变形分析
造成巷道变形的原因很多,不单有岩石本身的物理力学性质成份带来的问题,支护施工是否有效也是关键。
主要原因有:
1.1围岩应力状态改变。
由于围岩受开挖影响,围岩受到扰动,引起应力重新分布和变形,导致围岩弹性体积应变的变化和围岩的蠕变。
同时,凝灰岩遇水膨胀,内部结构面扩展和张开,改变了围岩中的水文地质条件,水沿张开裂隙渗流,进一步又降低了岩体强度,加剧了软岩的扩容和应变软化,从而使围岩产生较大的收敛位移,顶板下沉、底臌、拱顶起尖和两帮臌出,以及顶底板移近臌出。
变形的进一步发展导致巷道失稳破坏,巷帮张裂和片帮、拱顶剪裂、底臌和冒顶等,破坏最严重的部位多在拱顶和拱墙交界处。
1.2、埋深大、重力场应力特别大。
运输道在埋深500米位置,属深部开采,巷道顶板岩层不仅受到自重的作用,还受到水平应力的作用,部分巷道呈尖顶状挤压破坏说明巷道受水平应力大。
1.3、围岩岩性影响。
50米巷道布置在凝灰岩中,围岩的力学性质、工程特性较差,凝灰岩遇水膨胀,岩体强度低。
1.4、多次返修。
多次返修常使巷道愈修愈坏。
一般巷道经一次返修后压力得以释放,因而修复后的巷道一般较易维护。
而软岩或极软岩巷道治理中,常出现每次修复后支护受力与变形有所减小,但随着时间推移变形压力又迅速增大。
主要是由于软岩或极软岩巷道,一般都处于厚层甚至巨厚软弱岩体内,在很大范围内不存在稳定结构来承担外层压力,因而即使多次返修也难以使围岩结构达到稳定状态,经过较短时间后,巨大地应力就又会通过软弱的外层集中作用在支护结构上,使支护再次遭到破坏。
1.5、原有支护体系施工质量差,围岩支护体系不耦合。
原巷道采用喷锚网支护,锚杆长度不够,喷砼强度和厚度不足,锚杆松脱,预紧力弱,施工质量不合格。
巷道变形破坏的主要原因是由于支护体力学特性与围岩力学特性的不耦合造成的。
只有当锚杆变形与围岩变形相协调时,才能有效地控制围岩的变形。
1.6、关键部位缺乏加强支护。
巷道两帮为应力集中部位,提高两帮支护强度,可控制两帮
破坏区、塑性区进一步发展。
加固帮、角,减少由于两帮破裂围岩压缩下沉所造成的底臌、体积膨胀量、顶板的破裂和离层,从而减少巷道底臌和顶板下沉量。
1.7、底板缺乏有效约束。
从现场来看,底臌是巷道大变形的特征之一,巷道底板成为围岩变形破坏的薄弱环节,随着底板的破坏,底臌量不断增加,底板围岩的承载能力降低,在水平应力的作用下,巷道两帮,尤其是两帮下部围岩容易出现失稳和严重变形。
2 多重联合支护的应用
根据巷道变形情况和原支护型式的分析,对此段变形严重的巷道采用架棚、网喷和壁后锚注的联合支护型式。
首先用挂网喷砼支护后进行壁后锚注,最后用可缩性金属拱型支架架棚支护。
2.1网、喷支护
金属网使用2.0m长×1.8m宽的矿用金属网,网孔为100×
100mm,网与网搭接50-100mm,每隔200mm采用14#铁丝相互纽结牢靠。
混凝土配比为32.5#普通硅酸盐水泥:石子:沙子=1:2:2(体积比),其强度不低于c20,采用pz-5b矿用防爆喷浆机,初喷层厚度50mm,复喷厚度为50mm。
2.2 壁后锚注
2.2.1 锚杆参数
根据现场实验,此段浆液的扩散半径为1.0-1.2m左右,围岩松动圈在1.6m左右,围岩由外向里呈破碎区、破裂区、裂隙发育区和完整区分布,锚注锚杆采用φ22无缝钢管制作,锚杆长度为2m,
前端间隔150mm均匀布设孔径为8mm的注浆孔,尾部有100mm长螺纹与注浆泵出浆高压快速接头连接,打设角度不低于75°,间排距为1.6m×1.6m。
2.2.2 注浆材料与设备
采用zbqs-12/10金属用矿用气动双液注浆泵,浆材为水泥和水玻璃双液浆,水泥使用42.5#普通硅酸盐水泥,水灰比为1:0.7(质量比),水玻璃浓度为25-30be,量需视围岩裂隙、涌水大小适当调节比例(2%-5%)。
注浆压力直接影响注浆加固质量和效果,经过现场实验总结,适合我矿巷道的注浆压力为2.5mpa。
为防止浆液外跑,采用中空快硬水泥药卷进行封孔。
浆时采用间隙注浆法,即当注浆压力达到2.5mpa时,停止注浆,30分钟后恢复注浆,直至压力稳定在2.5mpa,持续10-15min后结束注浆。
2.2.3 锚注的合理时间
壁后锚注时机主要考虑围岩发育情况,即围岩最大限度地发挥塑性区承载能力而又不会出现破坏的时刻,为此我们采用双十字布点法,用jss30/10伸缩式数显收敛仪对巷道围岩收敛进行观察,根据记录结果,绘制出巷道收敛速度和收敛量曲线,分析围岩的变形规律,下山延伸巷道表面位移从变化强烈趋于稳定状态时,是掘进后20天,所以此时是壁后锚注的最佳时机。
2.3架棚支护
采用29u可缩性金属拱型支架,棚距500mm,下宽4.8米,净高3.6m,净断面14.5㎡,棚与棚之间用3根金属拉杆拉紧,节与节
之间用金属卡揽、螺栓联接,梁腿搭接450mm,卡揽螺母的预紧力矩为200n·m。
3 支护效果分析
为了深入掌握多重联合支护后巷道围岩变形规律,同时为优化支护设计参数提供依据,我们在巷道两帮与顶底板设立了对应的深孔位移监测点,每隔3天进行一次位移监测,经统计,顶底、巷帮变形量前后对比情况得知,在观测的40天内,采用联合强力支护后,巷道变形基本上得到了有效控制,两帮移近量和顶板下沉量大大降低,底鼓量也大幅减少,支护效果十分明显。
4 结语
软岩是能够发生显著塑性的岩体,针对软岩巷道的支护方式必须满足:能从外部提供支护抗力以改善围岩的受力状态,从而控制围岩变形,迫使围岩趋于稳定;要从内部增强岩体强度,提高围岩承载能力;因此单一的支护不能满足软岩巷道支护需求。
经过理论和实践证明,软岩巷道支护采用多重联合支护,可以取得良好的安全技术和经济效果,但应根据巷道软岩特性进行综合评测,特别是合理选择注浆材料配比、锚固参数、滞后时间,并严格按照制定工艺流程施工,确保工程质量。
壁后锚注配合喷浆、金属网、29u型可缩性金属拱形支架,形成多层有效的支护体系,提高了支护结构的整体性和承载范围,消除了安全隐患,在同类巷道中,具有极大推广应用价值。
参考文献:
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