壁后充填对提高巷道支护阻力的研究
壁后注浆在巷道维修中的应用与探讨
中图 分 类 号 ：Ｐ ０ ；Ｄ１ ２ ８Ｔ ７
壁后注浆 支护强度
文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ — １ Ｘ （ ０ ２ ６ １ ６０ ０ ９ ９ ４ ２ １ ）Ｏ — ７ — １
安阳鑫龙煤业 （ 集团 ） 山煤业公司位于安 阳市西 ２ ｋ 处，北 龙 ５ｍ 距水冶镇 ５ ｉ。井田位于河南省安阳煤 田龙Ｌ 井田及外 围，中心位置 ｋ ｎ Ｕ 地理坐标 为东经 ：１４ １ Ｏ ” ，北纬 ３ ｏ ６ ０ 。矿 区南北长 １。 ０ ０ ６ ０ ０ 约 ３ ８ ｉ，东西 长 约 ２ ５ ｉ，矿 区 面积 ５１８ ｋ ．ｋ ６ ｎ ．ｋ ６ ｎ ．３７ ｍ 。 龙山煤矿建矿与 １６ ９ ９年 ，历经十年的建设时期 ，于 １７ ９ ８正式投 产 ，年核定生产能力为 ４ ５万吨， 年。该矿井为高瓦斯突出矿井 ，地质 构造条件 复杂， 矿山压力较大 ， 造成巷道失修严重 ， 需经常维修巷道。 维修巷道任务困难重重 ， 的巷道前面维修还没有结束 ，后面的巷道 有 就 已经损坏 ， 给矿井的正常生产带来很大影响。针对巷道维修 支护强 度问题 ，反复探讨研究研究出了壁后注浆项 目。
四、壁后注浆作业注意事项 ：
１ 、搅拌 时的注意事项 材料投放顺序是否正确 ；膨润土 、水泥是 否结块 ； 搅 拌时 ， 有无分离 ； 使用材料是否适 当；水泥是否风化、
响， 巷道使用年限很短 ， 往往一条巷道在很短时间内就需要重新 整修 ， 消耗 了大量的人力 、财力、物力 。
二 、注浆工艺及质量要求
ｌ 、在巷道顶部及肩窝各布置 １ 个注浆孔，孔深 ０ ｍ， ． 排距 ４ 。 ７ ｍ ２ 注浆液配比按水 ：水泥＝ ：１（ 、 ｌ 每袋水泥配 ５ 升水 ） Ｏ ；重量比
综放巷内充填原位沿空留巷充填体支护阻力研究
(1) A′B 段：
∑ FA = 0
(7)
FA′2 = q2 L2 = γ 2h2 L2
(8)
M A1 + M A2 + P2a − M P2 − γ 2h2 (a + Δa1 )2 / 2 −
γ 1h1a2 2 − FA′2 (a + Δa1 ) − FA′1a = 0
(1. 中国矿业大学 能源与安全工程学院，江苏 徐州 221008；2. 中国矿业大学 教育部矿山开采与安全重点实验室，江苏 徐州 221008)
摘要：在综放巷内充填原位沿空留巷技术基础上，根据岩层控制的关键层理论，建立综放巷内充填原位沿空留巷
围岩结构力学模型，推导出不同地质条件下巷内充填体的支护阻力计算公式，并对围岩与巷内充填体之间的相互
收稿日期：2006–05–05；修回日期：2006–08–18 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50374065)；中国矿业大学科学研究基金资助项目(2005B002)；教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET– 05–0480) 作者简介：马立强(1979–)，男，2004 年于中国矿业大学能源学院采矿工程专业获硕士学位，现为博士研究生，主要从事采动岩体控制方面的研究工 作。E-mail：horsema175@
Abstract：Based on the technique of in-situ gob-side entry retaining with entry-in packing in fully-mechanized top-coal caving mining face(GEREPTF)，the mechanical model of the surrounding rock for GEREPTF is established according to the key strata theories. Based on these theories，the reasonable calculation formulas of the packing body supporting resistance are presented. According to the different field conditions，the interaction relationship between the packing body and the surrounding rock is also studied. The results show that the surrounding rock stability is closely related with the packing body and the entry support method. The adoption of bolting with bar，wire meshes and cable support techniques in the entry combined with the technical measures of timely packing and strengthening temporary support can guarantee the integrity of the entry. Thus the packing body and the surrounding rock can formulate a good and corporate carrying capacity system. It can improve the bearing capacity of the surrounding rock；so the necessary packing body supporting resistance can be greatly reduced. The successful field industrial test proves that the GEREPTF technique and its corresponding mechanical
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。
关于矿井沿空巷道支护技术的应用研究
关于矿井沿空巷道支护技术的应用研究[摘要]：了提高煤炭回收率，在综放开采中沿空掘巷技术应用逐渐增多，而如何确定合理的沿空巷道位置，有效控制其围岩应力，并选择合理的支护方法与支护参数，已成为保障沿空巷道围岩稳定性的关键所在，也是目前巷道围岩控制及支护技术研究的热点。
本文深井沿空巷道的支护原则、巷道围岩主要控制方法及巷道锚杆支护技术等做了研究探讨，对同类工程具有一定的参考价值。
[关键词]：沿空巷道支护技术围岩中图分类号：tu94+2 文献标识码：tu 文章编号：1009-914x（2012）26- 0468 -01 1深井沿空巷道支护原则沿空巷道围岩比较松软，在采动影响下巷道围岩变形十分剧烈。
在使用金属支架时，顶底板相对移近量一般均在300～500mm，少则100—200mm.严重时超过l000mm。
巷道围岩变形量极大，其变形特点是（1）底鼓量很大，占顶底板移近量的比重高达70—80%（2）两帮移近量很大，可达顶底移近量的0.6 ～1.0倍。
巷道围岩进入软岩状态前，巷道支护应努力改变围岩属性，改善围岩受力状态，增强围岩岩石力学性质以提高岩石的软化临界载荷，保持围岩的硬岩变形特征。
巷道围岩进入软岩状态后，不可避免出现塑性区。
塑性区改变了围岩的应力分布，应力集中向深部转移。
深部岩石在三轴应力作用下、，其破坏可能性显著减小。
为了保持稳定塑性区，限制非稳定塑性区的扩展，深井沿空巷道支护应具有以下特点：1.1围压大小不仅对巷道围岩蠕变特性.有影响，而且对其自稳时间有显著影响。
围压小，蠕变加剧，自稳时间短围压大，蠕变程度降低，自稳时间长。
巷道支护应主动给围岩预紧力。
1.2理论分析和实践都说明，如果一次支护有足够的初撑力和支护阻力，有良好的让压性能和适当的让压限度，最好一次及时完成全部支护。
1.3围岩中的软弱夹层等结构面具有差异性变形的力学特点，必须通过支护方式或辅以注浆加固加以控制，才能出现均匀的塑性区。
2沿空巷道围岩主要控制方法沿空巷道围岩控制主主要从降低围岩应力、提高围岩强度以及合理选择支护方式来考虑。
可缩性圆形支架壁后充填注浆加固技术研究
率较低 、 修任务 重 。 维
工作 阻力 和可缩性 ， 既适 应 围岩 变形 ， 持巷道 释放 保
２ 方 案 确 定
煤 轨下 山是 主要 通 风 、 运输 、 人 巷 道 ， 行 因长 期
受 单 一 盘 区 采 动 应 力 叠 加 影 响 ， 道 压 力 大 、 形 巷 变
松 顶 帮 、 网 一 出 煤 一 挖 底 、 网一 打 注 浆 锚 杆 锚 锚
一
喷 浆 注 浆 一 支 架 充 填 一 底 板 回 填 一 铺 道 。 顶锚 杆用 风 动钻 机施 工 ， 锚 杆用 电煤 钻施 工 ， 帮
面利用 率高 ， 通风 阻力小 ； 同时巷道 的使 用寿命 延长 ，
锚 网 支 护 形 式 ： 铺 菱 形 金 属 网 ， 打 ￣２ ｍ 顶 顶 ２ ｍ
× ２ ５ ｍｍ 钢 筋 锚 杆 ，问 排 距 ０ ６ × ０ ７ ２０ ．ｍ ． ｍ，
ｑ１ ． ｒｍ ×８０ ｍｍ 锚 索 间 排 距 １ ×１４ 帮 铺 菱 ）７ ８ ａ ００ ｍ ． ｍ； 形金 属 网 ， 打 １ ｍ ×２ ５ ｍ 钢 筋 锚 杆 ， 排 距 ８ ｍ ２０ ｍ 间
３ 可缩 性 圆形 支架 与 壁后 注 浆加 固机 理
３ １ 巷 道 断 面 形 状 选 择 ．
变， 造成 巷道 变形 加快 。巷 道先 后采 用 了锚 网（ ） 索 喷 、 ３ Ｕ（ ５ ２ Ｕ） 钢 拱 型 支架 以及 锚 网 喷架 架 ６ ２ Ｕ、９ 型 联 合支 护等 多种支 护方式 ， 都难 以控制 巷道 变形 ， 严
２７ ３
的整 体性
。
壁 后 充 填 与 注 浆 加 固 的 实 质 ， 是 在 锚 注 巷 道 就
软岩及软岩巷道支护中一些问题的探讨
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。
壁后注浆技术在高埋深矿井巷道修复中应用与实践
净宽 ３ ． ６ ｍ， 棚距 ０ ． ７ ｍ， 铁拉杆 ３根 ／ 棚｛ 规格为 ５ ６ ０ ｍｍ Ｘ ８ ０ ｍｍ Ｘ １ ０ ｍｍ （ 长 Ｘ宽 Ｘ厚 ） ｝ ，背板 ２ ８块 ／ 棚 （ 采用
３ 社会 效 益和经 济效 益 ３ ． １ 施 工 方法简 单 ， 用人少， 省去 了大量 的繁 重劳动 。 ①１ ４ ０ —１ ６ ０ ｍｍ 硬 杂木或红松 料一 分为 二 ， 长度 ８ ０ ０ ｍｍ ， ３ ． ２ 加 强 顶板 维护 ，采用 不 松 动顶 板 的巷 修措 施 ， 有 背板 净 间距 ０ ． ３ 一 Ｏ ＿ ４ ｍ， 均 匀布 置 ） ， 巷道 全断面 铺 设塑带 网 效 避免 了顶板 冒 落及 因架棚 顶 板 接顶 不 实造 成 的 顶 板松 ｛ 规格为 ３ ｍ Ｘ １ ． ２ ｍ（ 长 Ｘ宽 ） ， 网 目为 ４ ５ ｍｍ Ｘ ３ ５ ｍｍ ｝ ， 用 动 而扩 大裂 隙带 范 围的 产生 ， 减 少 了挑顶 、 扩 帮 工程 量 ， 加 尼龙绳 逐扣相 联并打 成 死结系牢 。在巷 道 内每 间隔 ６ ｍ 安 快 了施工 进度 ， 降低 了工程 费用。 设一根横 撑梁 ， 横撑 梁安 设在 距巷顶 ０ ． ６ ｍ 处。 ３ ． ３ 节 约 了支 护材 料 ， 降低 了 Ｕ型 钢棚 消 耗 ， 减少 了 ２ ． ２ 喷浆施 工注 意事项 ： 火 工 品费用 ， 节 约材 料 资金 。 ２ ． ２ ． １材料： 水泥 ： ３ ２ ． ５ ＃普 通硅 酸 盐水 泥 ； 砂子 ： 中细
关键词 ： 壁后注 浆 高埋深矿井 巷道维修 实践
方案 ， 对该 巷道 进行 扩修 ， 且扩 修 后 能够有 效 支护 ， 节 约相 孔充填 注 浆材 料 以水 泥 单液 浆 为主。② 注 浆 孔布 置。低压 浅孔 注 浆注 浆 孔布 置 方式 为两帮 问 排距 １ ． ４ Ｘ １ ． ２ ｍ， 底 角 关费用 ， 提 高安 全生产 系数 。 钻孔 向下 倾 斜 ３ ０ 。， 其 他钻 孔 与巷 道表 面 垂直 ， 注 浆 孔 采 １工作 面概 况 用风钻 打 眼 ， 孔 径 ４ ５ ｍｍ， 孔深 ２ ｍ。注 浆管采 用 无缝 钢 ３ ０ ０ ３岩 中巷顶板 标 高 一 ５ ２ ０ ． １ ｍ，主要 用于南 翼 地 区 注 浆材 料。采用 高性 能单 液水 泥浆液 。单液 水泥 浆 运输、 行 人 的永 久性巷 道 ， 设计服 务 年 限 ３ ０年。 该巷 道在 管 。（ 液 的水灰 比控 制在 ０ ． ５～０ ． ８ ， 掺入 水泥 重 量 Ｏ ． ５ １ ％ 的外 页岩、 砂 岩 中掘进 ， 颜 色呈灰 色及 褐 色 ， 以石 英石 为主 ， 含 浆液 结 石率 不低于 ９ ６ ％， 强度 不低 于 ２ Ｏ ＭＰ ａ 。④ 注 暗褐 色 矿 物 ， 裂 隙 充填 大 量鲜 石 脉 ， 少 许 有深 灰 色 泥 岩 条 加 剂 ， 浆工 艺采用 气动双液 注浆 泵进行 注 浆。将注 浆管 插入 注浆 带， 分选 性 差 ， 钙泥 质 胶 结 ， 现断面 ８ ｍ ， 计划 采用 ３ ． ６ ｍ 首 先封孔 ， 棉 纱 要用铁 丝绑 紧 ， 快硬 水泥捣 实 ， 压 力较 高 （ 宽） Ｘ３ ． ２ ｍ （ 高） Ｕ ２ ９型 棚 进 行 扩 修 ，扩修 后 断 面 达 到 孔 ， 时（ 大 于 ５ ＭＰ ａ） 封 孔 长度 要 大于 ５ ０ ｃ ｍ。 然后进 行 浅 孔注 １ ２ ． ８ ｍ ， 全 断面 喷浆 后进 行壁 后注 浆作 业。 改 善岩 石 的完 浆， 浅 孔 注 浆注 浆 压力 控 制 在 ２ ． ０—３ ． Ｏ ＭＰ ａ以 内 ， 保 证 喷 整性 ， 提 高围岩 强度 ， 减 少巷道 变形返 修。 层 不发 生开 裂 ； 注 浆扩 散半径 控 制在 ２ ． ０ ｍ 左右 ， 每米 巷道 ２ 施 工方 案 注 浆量控 制为 ２ ． Ｏ ｔ 水 泥。注 浆时 间要滞后初 期支护 一定 时 ２ ． １扩 修架 Ｕ ２ ９型棚 设计。３ ０ ０ ３中巷扩修 支护规 格 ： 间， 应允许 围岩产 生一定 的变形 ， 高应 力得 到释放 后再 实施 采用 ３ ． ６ ｍ（ 宽） Ｘ ３ ． ２ ｍ（ 高） Ｕ ２ ９型 棚 支护 ， 净高 ３ ． ２ ｍ， 下 注 浆加 固 ， 具体根据 围岩 变形监测 结果确定 。
浅谈提高巷道支护抗压能力的几种要素
浅谈提高巷道支护抗压能力的几种要素张东伟,杨 忠(鹤岗矿业集团振兴煤矿,黑龙江鹤岗154100)中图分类号:T D353 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2003)08-0072-020 前言在矿井掘进过程中,由于井巷掘进使巷道围岩应力发生显著变化,在原岩体中掘进的巷道如不进行支护,往往要发生较大的变形和破坏。
例如:在脆性岩体中,常常可以看到片帮、冒顶等围岩破坏现象。
在塑性岩体中,围岩会向巷道空间产生很大的变形位移,表现为巷道顶板下沉,两帮或底板膨胀等。
为了防止围岩发生过大的变形或破坏,巷道掘进后要进行支护。
如果支架的承载能力不够,支架将会遭到破坏,对于安全生产和经济效益都不利。
因此,巷道支护时必须研究如何提高支架支护巷道围岩的支撑能力。
下面从五个主要方面谈谈如何提高支架的承载能力。
1 提高巷道支护抗压能力的几种要素111 合理选择巷道断面形状巷道断面形状对支架支撑能力有很大影响,由于开巷后在巷道围岩中产生一个应力变化区,以巷道周边的应力集中程度最严重。
当巷道周边的应力值小于岩体强度极限(脆性岩石)或屈服极限(塑性岩石)时,围岩周边只产生不大的弹性变形或位移,巷道处于稳定状态。
在这种情况下,巷道是不需要支护的,但为了防止围岩风化,可根据具体情况采用喷浆或喷射混凝土支护。
当巷道围岩应力超过岩体强度极限(脆性岩石)或屈服极限(塑性岩石)时,巷道周边岩石首先开始破坏,或出现裂缝,或出现较大的塑性变形,造成巷道周边的非弹性位移。
这种现象从巷道周边向岩体深处扩展到某一范围,形成非弹性变形区,在非弹性变形区,巷道周边产生拉应力。
根据岩石强度理论,岩石的抗拉强度远远低于抗压强。
为了避免巷道周边产生危险的拉应力,应根据原岩应力特点选择合理的断面形状,如顶压大于侧压时,巷道顶板应采用曲线形,侧压大于顶压时,巷道两帮宜采用曲线形周边,如采用平直周边,其中点处于易产生拉应力,往往形成围岩破坏的突破口。
根据围岩应力分布的基本规律,巷道压力与支架形状有如下关系:(1)在各种形状的巷道中,圆形与椭圆形巷道的应力集中程度最低。
林南仓矿软岩巷道壁后充填技术应用研究
摘要 ： 开 滦 集 团林 南仓 矿 一６ ５ ０ ｍ 回风 石 门是 矿 井 南 区 开 拓 的 关 键 通 道 ， 由 北 向 南 ２次 穿 越 各 开 采 煤 层 ， 担 负 矿 井 南 区 回风 的 总 任 务 。 该 段 工 程 具 有 临 界 深 部 开 采 、 围岩 体 泥 化 膨 胀 的特 点 ， 特 别 是 煤 ９至煤 ８段 受 引 水小构造切割 ， 非 线性 大 变形 特 征 十分 突 出 ， 属于典 型的深井泥 质软岩巷道 ， 工程 施工难度 极大。通过 采用 壁 后 充 填 与 锚 网喷 等 联 合 支 护 手 段 ， 实 现 了该 类巷 道 的 稳 定 修 复 ， 为 同 一巷 道 的 南 区 ２次 穿越 积 累 了经 验 。
关键 词 ： 非 线性 大 变形 ； 软岩巷道 ； 壁 后 充填 ； 锚 网喷
中图分类号 ： Ｔ Ｄ ３ ５ ３ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ３— ０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ８— ０ ０ ｌ ０— ０ ４
Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｂａ ｃ ｋ ｉｌ ｆ ｌ ｉ ｎｇ ｏ ｆ Ｓ ｏ ｆ ｔ － ｒ ｏ ｃ ｋ Ｒｏ ａ ｄｗａ ｙ ｉ ｎ Ｌｉ ｎｎ ａ ｎｃ ａ ｎｇ Ｃｏ ａ ｌ Ｍ ｉ ｎ ｅ
Ｎｉ ｕ Ｋａ ｉ ， Ｇｏ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ， Ｌ ｉ ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ
（ １ ． Ｋ ａ ｉ ｌ ｕ ａ ｎ （ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ）Ｄ ａ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ， Ｌ ａ ｎ ｇ ｆ ａ ｎ ｇ ０ ６ ５ ９ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
沿空留巷巷旁充填支护技术研究与应用
沿空留巷巷旁充填支护技术研究与应用摘要：沿空留巷巷旁充填技术不但能够解决高瓦斯工作面通风问题，还能实现不留煤柱连续回采，而沿空留巷围岩控制的关键是巷旁支护体，因此，对沿空留巷进行研究，对沿空留巷实践具有一定的指导意义。
所以，希望通过不断地研究，能研制出更好的方法。
关键词：沿空留巷；巷旁充填支护技术；应用引言巷旁充填带支护技术是近年来发展起来的一种新型巷旁支护技术，国内外沿空留巷实践表明，充填材料整体浇注后，充填体能克服传统巷旁支护的根本缺陷，显示出了其技术经济的优越性。
1巷旁充填材料研究现状1.1普通混凝土充填材料普通混凝土具有终凝强度高、劳动强度小、成本低和充分利用矸石以减少矸石排放等优点，但初凝时间较长、初期强度低。
根据实验，当混凝土水灰比为0.5：1时，充填体材料3d、7d、28d的强度分别为8.56MPa、13.65MPa、23.52MPa。
巷旁充填材料选用普通混凝土时，如果结合巷内锚、网、索联合支护，充填体两侧采用单体液压支柱临时支护以及采空区侧用锚索加强支护，能充分弥补普通混凝土初凝时间长、初期强度低的缺点，有效地控制顶板岩层，达到预期留巷效果。
1.2CHCT系列充填材料CHCT系列充填材料由石子、水泥、砂、水、粉煤灰及复合外加剂组成，复合外加剂包括早强剂、减水剂、保水剂和引气剂等部分。
充填材料1d、2d、3d、7d、28d抗压强度分别可达5MPa、10MPa、12MPa、15MPa和28MPa。
巷旁充填材料选用CHCT系列充填材料时，充填体效用主要体现在两个方面：（1）有效控制顶板离层、及时切顶，使巷道保持稳定；（2）及时封闭采空区，防止漏风和煤的自燃，避免采空区有害气体进入工作空间。
1.3高水速凝材料高水速凝材料由甲料、乙料两种材料组合使用，甲、乙两湿料混合均匀后形成大量钙矾石，凝胶体充填在钙矾石骨架中，形成固结体。
高水材料充填体具有早期强度高、凝固速度快、增阻速度快、密闭采空区效果好等特点。
壁后注浆加固技术在常村煤矿的应用
壁后注浆加固技术在常村煤矿的应用摘要常村煤矿21进风下山、2112泄水巷石门和110车场等巷道由于受采动影响，巷道的围岩裂隙极为发育，在承受支承压力的叠加作用下，极易破碎，形成了松动圈，使巷道冒顶、片帮、底鼓现象频繁。
针对这一情况，松动圈锚网（锚索）—喷浆—壁后注浆联合支护的加固技术是解决着一问题的有效手段。
壁后围岩注浆的的实质是向存在大量裂隙的松软破碎岩体中注入能够渗入裂隙、并在裂隙中胶凝固化的某种浆液，将巷道周边的松动圈岩体重新胶结成高强度的注浆壳，从而提高围岩体及巷道的稳定性。
关键词裂隙；松动圈；注浆；锚网支护大有能源公司常村矿位于河南省义马市东南部，井田面积为13.63km2。
1958年建矿，经过三次改扩建后，现设计生产能力达到180万t/a。
常村煤矿为斜井多水平上下山开拓方式，现最大采深近700m，主采煤层为2-1煤和2-3煤，煤层底板自下而上依次为底砾岩、砂岩、泥岩、灰质泥岩、伪顶为细砂岩、直接顶多为泥岩、老顶为泥岩。
其中泥岩、炭质泥岩强度较弱，抗风化、抗水能力差，遇水后易膨胀、流变，造成巷道变形加快。
常村煤矿21区进风下山、2112泄水巷石门和110车场等巷道由于因长期受单一盘区采动应力叠加影响，巷道压力大、变形快、失修严重，经反复多次扩修。
巷道围岩松动圈较大，顶板冒落高度达3～4m；巷道两帮片帮较宽，巷道总宽度达8m左右，巷道断面大，周围围岩不稳定，巷道的围岩裂隙极为发育，在承受支承压力的叠加作用下，极易破碎，形成了松动圈，使巷道冒顶、片帮、底鼓现象频繁。
由于松动圈内岩体的非线性体积膨胀变形，对巷道支护结构产生巨大的变形压力并迫使巷道产生较大的收敛变形。
围岩松动圈范围越大，巷道的收敛变形就越严重，巷道支护的难度就愈大，巷道的部分松软围岩在集中应力的作用下，松动圈的深度达到2.5m以上，有的甚至高达5~6m。
这种情况下，巷道顶底及两帮的移近量可达700mm~800mm，有的甚至高达1200mm以上，这样大的巷道收缩量及相应的围岩变形压力对该巷道的普通支护结构形式来讲是难以承受的。
分析U型钢支架结构稳定性及其控制技术
分析U型钢支架结构稳定性及其控制技术针对围岩的强力变形情况，不仅需要提高支护的强度，同时必须保障支护的稳定性。
目前在我国的煤矿巷道当中，尤其是在软岩之上的支护问题较为严峻，在整个支护过程当中，U型钢支架遭受破坏的情况十分严重。
导致此种情况的发生主要有两个方面的因素，即内在因素和外在因素。
具体说来就是岩层的压力以及U型钢支架结构存在的问题。
以下主要针对不稳定的因素和对策进行了分析。
标签：U型钢支架稳定性控制技术0 引言由于在煤矿开采当中一些地质条件较为复杂的巷道，在巷道当中压力分布不均，加之U型钢支架结构之上的问题，进而导致其承载力不高，遭受破坏较为严重，最终无法保障生产的安全性和稳定性。
要保障支护的安全性和稳定性，不仅需要提高支护的强度，而且也要求结构稳定的支架进行支持，提高承载力和降低破坏。
因此进行结构稳定不足的因素分析，以及对于控制技术的研究非常有必要。
1 稳定性缺乏的因素分析1.1 纵向拉杆使用纵向拉杆可以有效的将纵向之上的支架连为整体，防止支架在使用过程当中出现歪斜现象。
并且其能够有效的保障支架稳定性，以及提高整体承载力。
一般情况，每节的构件之上会安装两根拉杆。
1.2 壁后充填在此将古城煤矿当做实例，通过观测数据可以知道，变形之初内顶板的下沉量是两帮移近量的四倍以上，即顶板的下沉量是单侧帮内移量的八倍以上。
这组数据说明，支架所承受的载荷均匀分布在巷道周边。
根据有关资料显示，当载荷的分布均匀之时，U型钢支架整个结构的最大承载力超过均匀载荷的二分之一。
由此可见，如果载荷的分布不够均匀，则容易导致结构遭受破坏，稳定性低。
针对载荷分布问题，进行壁后充填能够有效的解决这个问题。
经过充填之后，提高了支护的阻力，同时有效的加大了承载力度。
并且通过壁后填充之后，U型钢支架整体结构的承载力大大提高，达到之前的三倍左右。
1.3 卡缆U型钢可缩性支架在强度范围之内工作之时，其的强度并不决定工作阻力，而是受到接头处的摩擦阻力影响，卡缆的锁紧程度决定了摩擦阻力。
充填节理巷道支护技术探讨
充填节理巷道支护技术探讨充填节理巷道支护技术探讨随着社会经济的不断发展，城市化速度不断加快，地下空间的利用越来越重要，地下工程的建设日益增多。
在地下建设中，充填节理巷道是一种常见的地下建筑形式，具有空间利用效率高、经济性好等特点，被广泛应用于地下铁道、地下商业街等领域。
然而，充填节理巷道面临着支护难度大、变形控制困难等问题。
本文将从节理形成机理、充填料选择、支护结构设计等方面进行探讨，以期为充填节理巷道的支护提供一定的参考。
一、节理形成机理节理是岩石中交叉的缝合面，分为天然节理与人工节理两种类型。
节理的形成与多种因素相关，包括地质构造、岩石成分与组织状况、热变形等因素。
对于充填节理巷道建设来说，天然节理是主要的节理类型，因此应该针对节理形成机理进行研究，以进行支护设计。
二、充填料选择充填料是充填节理巷道的关键组成部分，选择合适的充填料对于支护效果至关重要。
目前常用的充填料有砂土、膨润土、混凝土等。
砂土填充效果好，但难以控制变形；膨润土具有良好的密实性和可塑性，但易于遇水膨胀，导致难以控制变形；混凝土填充效果较好，但需要具备较高的工程技术水平才能够施工。
因此，需要根据实际情况选择合适的充填料进行施工，以提高支护效果。
三、支护结构设计支护结构设计是充填节理巷道支护的核心问题，需要根据实际节理大小、空间结构等因素进行具体设计。
常用的支护结构包括钢筋混凝土梁、钢架梁、网壳支护等。
其中，钢筋混凝土梁具有承载能力高、耐久性好等优点，但施工难度大、工期长；钢架梁则可大幅度减小基础面积，但施工难度同样较大；网壳支护可减少工程难度，但承载能力相对较低。
因此，需要根据具体情况选择合适的支护结构进行设计，以达到支护效果最大化。
综上所述，充填节理巷道支护技术是一项复杂而关键的工程问题，需要综合考虑节理形成机理、充填料选择、支护结构设计等多个因素进行探讨。
在实际工程中，应结合具体情况进行针对性的支护设计，以确保工程质量和安全性。
平硐塌方段处理及壁后充填支护的研究与应用
平硐塌方段处理及壁后充填支护的研究与应用摘要：平硐塌方是矿山施工严重的安全事故,所以对平硐塌方的支护就显得尤为重要，要相关部门和工作人员加以重视,从而能够对实际问题进行处理和解决，需要解决如何能更高效、便捷、安全的完成塌方地段人工假顶的制作与钢拱架壁后充填施工，通过制造假顶来稳固周边岩石，并用钢拱架对硐室内进行支护，确保工程顺利安全的通过不良围岩地段，基于此,然后从工程实例出发，简单讨论平硐塌方支护技术。
关键词：支护、平硐塌方、不良围岩、施工应用。
引言矿山工业其中一个重要组成部分就是支护，为了保证矿山施工的安全性,提高矿山施工效率,需要在施工过程进行有效支护,消除矿山生产安全隐患,满足矿山生产的实际需要,最大程度保证矿山施工的效率和安全性。
一、工程介绍某工程施工的某中段由于连续下雨导致K0+15.7m至K0+20.7m出现塌方，经现场勘察，目前已形成露天基坑，基坑高度约7m,平均直径约4.2m。
该段地质为强风化岩(局部夹砂岩)，黄色、黄褐色，泥质结构，片状构造，岩质软，易机械散体，遇水软化崩解，局部夹砂岩，裂隙发育，内侧含微量渗水。
开挖后岩层遇水层层剥离，拱顶逐渐掉块坍塌，掉块呈泥质、遇水软化、十分破碎，围岩无自稳力。
为支护此塌方段，使用新型材料进行支护。
二、施工工艺分析1、施工方法首先安排人员将露天基坑上口周边及上口以下2m内浮石检撬干净，然后安排人员在硐内顶板一周安装注射管用高压风注入高分子材料对顶部松散围岩进行加固，同时在露天基坑上口也安装注射管进行注入高分子材料，上下同时预制假顶，硐内出完渣后检查是否形成假顶，达到预期强度。
在假顶形成后用喷射一层高分子材料，进一步加固。
2、施工工艺流程清理露天基坑浮石→高分子材料制作假顶→硐内出渣，检撬浮石→顶帮欠挖处理→钢拱架支护→喷射混凝土。
3、施工材料主要施工材料有砂石料、Ф20mm螺纹钢、高分子无机低温充填材料丨固瑞HR-03（M0301/M0302）、注射管、安全绳、安全带、风水管、撬棍、木板按施工要求需要配置的其他材料等。
高水充填材料在加固砌碹巷道中的应用
高水充填材料在加固砌碹巷道中的应用[摘要]分析了伯方煤矿二盘区变电所变形失稳原因，介绍了高水充填材料的使用特性，提出了变电所修复加固技术：首先进行砌碹碹体壁后充填，然后进行深部围岩注浆，再采用锚网索加固。
实践效果表明，高水充填材料是加固砌碹巷道中效果良好，是治理修复同类巷道的良好途径。
【关键词】高水充填材料；砌碹；注浆加固；壁后充填引言伯方煤矿二盘区变电所采用砌碹支护，碹体厚度为500mm，根据现场调研发现，实际砌碹厚度不足500mm，变电所维护效果不理想。
变电所有多处拱顶出现开裂现象，变电所顶部出现缝隙。
砌碹支护为被动支护，在碹体与围岩存在空隙时，会形成一定程度的空帮、空顶，造成料石碹体承受点载荷或偏载荷，料石碹体承载能力显著降低，容易被破坏。
二盘区变电所承担矿井二盘区的供电任务，其支护质量直接影响矿井的安全和生产效率。
为保证生产，急需对变电所提供合理的修复加固对策。
1.巷道地质条件概况伯方煤矿二盘区变电所位于二盘区运输巷东侧，平行于盘区运输巷布置，与盘区运输巷间煤柱宽17m。
变电所东侧为水仓，水仓东侧为3204联络巷，水仓与变电所间煤柱宽15m，3204联络巷与变电所间煤柱宽35m。
变电所南侧3202工作面及3203工作面已全部回采完毕，东西两侧分别为未开采的3204及3205工作面。
目前正在安装3207工作面，准备3204工作面。
变电所位置如图1所示。
变电所布置在3#煤层中，沿煤层顶板掘进，断面为扇形拱，拱高1.5m，直墙高2m，采用料石砌碹支护，砌碹厚度500mm。
煤层厚度5.82m，煤层倾角2-6°，内生裂隙，呈条带状结构，煤层节理中等发育，硬度f<1.5。
2.巷道变形破坏现状与原因分析目前巷道破坏现状如下：受采动影响及邻近3204工作面联络巷掘进扰动影响，导致变电所围岩破碎，变形严重，拱角及拱顶碹体被挤压破碎、掉渣。
根据对变电所围岩的窥视结果，变电所顶板及两帮均有较大的空隙，由于炮掘和煤层松软的原因，局部地段超挖量严重，变电所空顶和空帮现象严重[1-4]。
软岩巷道U型钢支架壁后充填层研究
要求 。 ３ 结束语
程勘察 ，９ ４ ２ ：７６ ． １９ （ ）６ —８
［］ 傅 良魁． ２ 电法勘探 教程［ ． Ｍ］北京 ： 中国地质 出版社 密接触 ， 保证支架能及时承载和均 匀承载。因此 ， 开展对 Ｕ 型钢支架壁后填充层 的研究
和应 用工作 ， 深井或 高应 力软 岩巷 道支护 工作具 有重 对
由于施工技术、 岩性条件等的限制 ， 任何 刚开挖 出来 的 巷道周边都是凹凸不平的， 与设计的光滑曲线或直线有 很大的差距 ， 而用于支护这些巷 道的 Ｕ 型钢支架却是 光滑的， 从而使得支架与围岩 出现点接触， 造成支架在 复杂 力系作 用下 工作 ， 而使 Ｕ 型 钢 承 载 能 力大 大 受 从 到影 响 。根 据 国内外 的试 验结 果 和使用 经验 表 明 ： 在壁 后密 实充填 的 情 况下 ， 型 钢 支 架 的 承 载 能 力 可 比不 Ｕ 进行 壁后充填 时提 高 ２ ５ ． ～３倍 。 由此 可见 ， 行 壁 后 进 充填 可使 Ｕ 型 钢支 架 的承 载 能 力 大 大 提 高 。另 外 ， 进 行壁后充 填还 可加 固和封 闭 围岩 ， 高 围岩 的 自承 载能 提 力， 控制围岩的变形 。当围岩来压后， 首先将通过充填 层的压缩变形 ， 产生让压作用。所以说 ， Ｕ型钢支架 对 进行壁后充填是确保它具有较高承载能力和一定可缩
削弱地形 、 地物等因素的影响。同时， 它也存在一定的局限 如勘探深度不能定量、 场源不稳定等， 为克服各种因素 经过在室内对钻芯灰岩的电阻率测定后 ， 对低阻异 性， 常 的埋 深进行 了反演 ， 步判 断含 水裂 隙的垂 直 埋 深 在 引起的假异常， 初 应在野外勘探中多次重复施测， 多条剖面相 ８ｍ左右 ， ０ 设计钻孔沿测线 ４ 向右倾斜 ， 倾角为 ５， 。设计 互重复验证， 确保异常的可靠性 ， 在条件容许的情况下， 最 钻孔深度为 ９ｍ。这样既保证 了钻孔位置位于供 电所 好还能采用其它物探方法 ， ５ 则效果会更好 。 征用土地之内， 又保证设计钻孔能穿透低阻异常带。 最 后经钻孔 验证 ， ８ ｍ 打 到岩 溶 裂 隙水 ， 在 ５ 经抽 水 参考文献 ： １ 天然 Ｊ． 试 验得知 ， 日出水 量 大 于 ｌＯ， 大 满 足 了 甲 方 的事 先 ［］ 陈要志． 电场选频 法在 湘 中地 区工程 中的应 用［ ］ 工 Ｏｔ大
充填节理巷道支护技术探讨
充填节理巷道支护技术探讨充填节理巷道是一种比较常见的井巷支护方式，最早用于煤矿井巷支护，后逐渐应用于地下空心工程中。
其普遍应用主要得力于其具有快速施工、支护效果好等优势。
本文将就充填节理巷道支护技术作一探讨。
一、充填节理巷道支护技术介绍充填节理巷道支护技术是通过将填充材料填充到巷道中的节理中，使得填充材料与节理内侧墙壁处于一定的接触压力下，从而实现对巷道进行支撑。
此种方式与传统的钢拱架、瓦斯支架等传统支护方式相比，具有施工周期短、适用范围广、工期中未产生大量的淤积物等优势。
填充材料通常使用的是石灰石、水泥砂等。
此类材料可根据其性质之间不同的粒度进行组合，以制备出合适的填充材料。
此外，填充材料中还应掺入适量的纤维材料，以增强其抗压和拉伸强度。
二、充填节理巷道支护技术施工流程（一）工程准备在实施充填节理巷道支护技术之前，应通过对巷道的环境、巷道尺寸等特征进行调查、测量，从而确定填充材料的使用量，以及需要的支撑设备、安全保护措施等。
此外，还应在端头处安排一定的停车场地，以供设备停放。
（二）填充材料准备填充材料的制作应根据不同的工程需要进行选择，可选用天然石灰石、水泥砂、碾石等制备填充材料。
制备这些材料的主要步骤有：石灰石、水泥砂等粉末材料的筛选和筛网掌握、制备混合物、掺入纤维材料等。
（三）支撑设备的布置快速设置设备与安全设备的布置是巷道支护的核心。
快速设置设备通常为自行升降式支架或千斤顶，安全设备主要包括安全网、安全帽、安全绳索等。
（四）巷道清理在进行巷道支护之前，应将巷道内的地层杂物、碎石等物体清理干净。
（五）堆填混凝土在清理完巷道后，应将已经制备好的混合物堆放在巷道端头。
堆放混合料时应注意它们的粘合和适口性，避免浪费。
此外，还应在中途进行偏差调整，保持填充材料填充方向的正确性。
（六）振动施工在堆填混凝土后，应将充填材料进行压实，使填充材料更加紧密。
对于巨型巷道，应选择振动式压实，避免填充材料的偏移。
关于井下充填体内巷道掘进和支护的研究
关于井下充填体内巷道掘进和支护的研究【摘要】随着近些年我国的科学技术得到了较大进步，但相比较发达国家在很多方面还存在一定的差距。
目前，在开展铁矿井下充填和巷道掘进技术的过程中，整体作业难度大。
为了保证掘进施工满足新型施工要求和工艺条件，需要结合生成状况等进行优化。
矿井下巷道掘进中，顶板支护具有不可忽视的作用，提高相关部位支护技术的优化对后期项目施工质量、作业人员生命安全具有十分重要的影响。
基于此，本文针对铁矿井下充填巷道掘进支护技术进行了全面分析。
【关键词】井下充填；巷道；掘进；支护技术作者简介：王大钰（1983）男，安全环保部副部长，矿业工程师（中级），安徽马钢罗河矿业有限责任公司，安徽省合肥市庐江县罗河镇，邮箱：***************铁矿井下巷道作业具有要求高、系统性强的特点，施工中，相关作业人员需要加强材料质量、工艺条件、矿井地质构造等进行分析，加强掘进速度等相关要素的控制和管理。
井下巷道作业风险较高，需要及时进行支护处理，避免后期发生塌方等隐患问题。
为了提高充填、掘进的合理性，需要及时考虑工艺方法、工作安全性等条件，及时借助顶板支护提高整个施工的安全等级。
1铁矿山概况某铁矿矿体走向东西，南北宽12 km，由多条平行排列的小矿体构成；矿体倾向南至南偏西，属于急倾斜薄矿体。
矿体与顶底板整合接触，完整性好，局部节理裂隙发育，易发生片帮冒顶现象。
采用浅孔留矿法开采。
矿房结构简单，回采工艺安全可靠；矿块沿走向布置，矿房长度50m，阶段高度50m，矿房间留设6m间柱，人行通风天井沿矿体底板布置在间柱中间，垂直向上每隔5m掘人行联络道通达采场；进路式底部结构，铲运机出矿。
2井下充填法处理2.1采空区充填法首先，干式充填。
在这种方法简单易行且投资低，但作业条件差，充填效率低，劳动强度较大。
其次，湿式充填。
湿式充填效率高，流动性好，但须建设一套充填输送系统和设施，且尾砂充填、胶结充填较水砂成本更高。
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图 5 铁法小康煤矿回采巷道围岩变 形 Fig. 5 T he clouser o f an ext raction ro adway in
Xiaokang Co al M ine
如前所述, 铁法小康煤矿极软岩巷道未经壁后 充填的 U 型钢圆形可缩性支架, 由于工作阻力和 承载能力很低, 开掘巷道引起的围岩变形量 u0 均 高 达 800～1 000 m m ( 图 5 中 曲线 1) . 持续 80～ 100 d 后, 掘巷影响趋向稳定期间的围岩流变速度 ( v0) 仍高达 2～3 mm / d. 掘巷影响趋于稳定期间,
图 3 极软岩巷道 U 型钢支架特性曲线 F ig . 3 T he perfo rma nce curv es o f U -steel suppor t
in ext remely soft ro cks
经过壁后充填的 U 型钢支架, 工作阻力大幅 度增长的主要原因是: 1) 使支架由集中、偏心载荷 的不均匀承载转变为均匀承载; 2) 支架与壁后充 填层共同组合成复合拱. 实验室测试[ 2] 结果: 小康 矿圆形支架在试验台上由 16 个液压千斤顶同步加
第 26 卷 第 4 期 中国矿业大学学报 Vo l. 26 N o. 4
1997 年 12 月 Jo urnal of China U niv ersit y of M ining & T echnolog y Dec. 1997
小康煤矿在同一极软岩巷道内使用以壁后充 填为主的 U 型钢圆形可缩性支架, 支护阻力和支 架工作状态发生很大变化, 巷道开掘后 100 d 内的 支架特性曲线如图 3 中曲线 2 所示 . 由图可见: 1) 巷道支护后 3 d, 围岩变形量 18 mm 时, 初期支护 阻力就达到 0. 23 M Pa, 相当于无壁后充填时最大 支 护阻力的 3 倍; 2) 支架的增阻速度平均为 2 kPa/ mm, 为无壁后充填的 20 倍; 3) 最大支护阻 力为0. 295 M Pa, 比无壁后充填大 3. 1 倍; 4) 随时 间延续, 支架一直保持恒阻状态, 平均支护阻力为 0. 276 M Pa, 比无壁后充填大 4. 8 倍 .
载, 在均布载荷条件下, 外载达到 1 460 kN 时, 支 架断面收缩率达到 19. 8% , 开始处于屈服状态. 井
下测试结果: 无壁后充填时, 由于支架受力条件恶
第 4 期 王悦汉等: 壁后充填对提高巷道支护阻力的研究 3
化, 支架的承载能力仅 268 kN ( 图 4 曲线 1) ; 经过 壁后充填的支架, 承载能力达到 1 559 kN( 图 4 中 曲线 2) , 比实验测试值略高, 为无壁后充填支架的 5. 8 倍.
图 4 极软岩巷道 U 型钢圆形支 架载荷分布 ( 井下测试) 单位: kN
F ig . 4 T he dist ribution of measur ed load acting on a r ound
U -steel suppor t in ex trem ely so ft r ocks
4 支护阻力对降低软岩巷道 围岩变形的 作用
backfilling on t he raise of support resistance and the cont rol o f larg e def orm at ion of sof t rock ro adw ay are
1 软岩巷道 U 型钢支架现状
U 型钢支架是通过构件间可缩和弹性变形来 调节载荷, 同时在支架变形和下缩过程中保持对围 岩的支护阻力, 以促使围岩应力状态趋于平衡, 适 应较大的围岩变形和压力变化 . 所以, 在高应力软 岩巷道中, U 型钢可缩性支架迄今一直是国内外 比较理想的支护型式 .
U 型钢可缩性支架在我国推广使用虽已有 30 余年历史, 但支架质量和性能与国外先进水平相比 尚有较大差距: 1) 在围岩松软、断面较大的巷道和 硐室中, 型钢的屈服强度偏低; 2) 卡缆的结构陈旧 和性能差, 拧紧力矩过小; 3) 支架之间拉杆和背板 质量低劣, 支架的整体效应差; 4) 没有进行支架壁 后充填, 支架受力差, 承载能力低 .
3 壁后充 填对发挥支架承载能力的作用
现以铁法小康煤矿极软岩巷道支架壁后充填 测试为例介绍如下 .
小康煤矿位于极软岩内的动压巷道, 使用未经 壁后充填的 U 型钢圆形可缩性支架, 巷道开掘后 100 d 内就遭到严重破坏( 图 1) . 支架阻力随围岩 变形而变化的特性曲线能全面反映支架的工作状 态、性能和支护效果, 这条巷道的支架特性曲线如 图 3 中曲线 1 所示 . 由图可见: 1) 巷道围岩变形 量达到 170 m m 时, 初撑力只有 0. 02 MP a; 2) 支 架 的增阻速度平 均只有 0. 1 kPa/ mm; 3) 最大支 护阻力只有0. 072 M Pa; 4) 随支架折损, 支护阻力 日渐下降, 平均支护阻力只有 0. 048 M Pa.
我国煤矿现用的U 型钢支架, 如按均布 载荷计算, 理论承载能力并不低, 拱形支架为 700 kN/ 架, 马蹄形支架约 2 000 kN/ 架. 然而井下 实际使用过程中, 由于支架受力条件恶化, U 型钢 支架的实际承载能力很低( 见表 1) —— 拱形支架 仅 200 kN/ 架 左 右, 马 蹄 形 等 封 闭 式 支 架 约 400 kN/ 架, 支护阻力不足 0. 05～0. 1 M Pa. 实际 支护阻力远低于理论计算值, 说明支架所拥有的承 载能力远没有发挥, 这是现用 U 型钢可缩性支架 不能有效控制软岩巷道围岩强烈变形的主要原因.
W ang Y uehan L u Shiliang
( Depar tment of M ining Eng ineering , CU M T , Xuzho u 221008 )
Abstract Resist ance and yieldable capacit y are major paramet er s of roadway suppo rt s, and larg e resistance and y ieldable capacit y are the key t o t he stability of a sof tro ck roadway . T he reasons w hy t he act ual r esist ance of adway suppo rt s is lo wer t han it s t heor et ical value are point ed out , and the ef fects of
国家自然科学基金资助项目( 59574001) 收稿日期 1997-04-22
2 中国矿业大学学报 第 26 卷
心载荷作用 . 如图 1 所示, 若支架顶部有架后空 间, 当受到围岩的侧向压力时, 拱顶会向上弯曲, 支 架呈现尖桃形破坏 . 如果支架腿部存在空穴, 该处 将产生附加弯矩 . 特别是当可缩性构件处存在空 穴时, 会使连接件损坏、棚腿弯曲破坏, 如果支架顶 部受集中载荷, 支架拱顶很容易压平而严重损坏 .
表 1 U 型钢可缩性支架的承载能力 Table 1 The actual bearing capacity of
yieldable U-steel supports
使用巷道名称 淮南谢桥矿东风井回风大巷
U 型钢支架
实际承
架型
重量 载能力 / kg ·m- 1 / kN
马蹄形
29
380
徐州董庄矿 3108 区段回风巷 四节长环形 29
巷道支护损坏、失效和翻修等会再次引起软岩巷道 围岩变形量的急剧增长, 回采影响引起的围岩变形 量高达 1 500 mm . 4. 2 软岩巷道支架壁后充填的围岩变形
小康矿支架壁后充填的极软岩巷道, 由于支架 阻力大幅度提高, 围岩变形得到有效控制 . 如图 5 中曲线 2 所示, u0 为 80～100 mm , 与无壁后充填 相比, 下降 90% ; v0 为 0. 6 mm / d, 下降 80% . 由于 受力均匀, 支架的可缩性能得到充分发挥, 经过壁 后充填的 U 型钢可缩性支架, 巷道断面收缩率高 达 41% 时支架构件仍完好无损 .
壁后充填对提高巷道支护阻力的研究
王悦汉 陆士良
( 中国矿业大学采矿工程系 徐州 221008)
摘要 支护阻力和可缩量是巷道支架的主要参数, 高阻和可缩是确保软岩巷道稳定性的关键 . 支 架的实际工作阻力经常远低于理论承载能力, 主要原因往往是支架与围岩之间存在空穴、支架受 力条件恶化等严重抑制着巷道支架支承能力的发挥 . 实施支架壁后充填, 使围岩-充填体-支架结 构三者形成共同的力学承载体系, 可大幅度提高支架的工作阻力, 有效地控制围岩的强烈变形, 这 是改进软岩巷道支护的重大措施 . 关键词 巷道支架, 壁后充填, 工作阻力, 围岩变形 中图分类号 T D353. 7 第一作者简介 王悦汉, 男, 1946 年生, 教授, 博士生导师
1 陈炎光, 陆士良 . 中国煤矿巷道围岩控制 . 徐州: 中国矿业大学出版社, 1994. 484～491 2 王悦汉, 王彩根, 周华强 . 巷道壁后充填支护技术 . 北京: 煤炭工业出版社 , 1995. 25～30
Research on the Ef fect of Roadw ay Backfilling on the Raise of Support Resist ance
铁法小康矿的 U 型钢可缩性支架, 在国内罕 见的极软岩、厚煤层整层开采的回采巷道中, 采用 以壁后充填为主的一系列技术措施后, 使巷道服务 期 间 的 围 岩 变 形 量 由 3 000 ～ 4 000 m m 降 到 800 mm 以下, 有效地控制了围岩强烈变形, 巷道 维护得到根本改善 .
参考文献
在软岩中实施支架壁后充填及相应的辅助技术措施