软岩支护工艺创新的研究
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。
煤矿深部软岩支护技术探讨
煤矿深部软岩支护技术探讨煤矿深部软岩支护技术是煤矿安全工程中的重要部分,为保障矿井内煤炭生产的安全进行和工作人员的健康性及工作环境的良好性以及防止地质灾害的发生,煤矿深部软岩支护技术是煤矿安全工程中需要重点关注的环节之一。
在煤矿深部软岩围岩支护技术方面,国内外学者展开了深入的研究和实践,取得了一定的突破和成功,但仍然存在一些问题有待解决。
一、软岩围岩特点及其对支护的影响:煤矿深部软岩包括几种类型,如泥岩、膨胀岩、湿陷性地层等,其物理力学性质较差,具有强烈的蠕变和塑性变形能力。
软岩在受到应力作用下易于发生弱化、松动、变形等现象,对矿井的稳定构成威胁。
对软岩围岩需要进行有效的支护措施,保证矿井的安全运行。
二、软岩支护技术发展现状:目前,国内外对于软岩支护技术研究较为深入,主要包括钢支撑法、锚杆支护法、喷射支护法等。
这些技术中,钢支撑法是比较常用的一种方法,其通过设置钢支撑来增强围岩的强度和抗变形能力,有效控制软岩围岩的变形和破坏。
锚杆支护法则通过埋设锚杆使围岩与锚杆形成整体支撑体系,起到支护的作用。
喷射支护法则利用喷射材料填充软岩围岩的空隙,增强围岩的强度。
三、优化软岩支护技术的方法:优化软岩支护技术需要综合考虑围岩特点和矿井环境的具体情况,采用合适的支护措施。
应对软岩围岩的物理力学特性进行深入研究,了解其力学行为和变形特点,为选取合适的支护方法提供依据。
可以通过开展模拟实验和现场测试,了解支护效果,优化支护方案。
可以借鉴先进的支护技术和设备,如深部岩体锚固技术、动力支护技术等,来提高软岩支护效果。
四、软岩支护技术的研究方向及未来发展趋势:目前,软岩支护技术的研究方向主要包括以下几个方面:1. 开展软岩围岩的力学行为研究,深入了解其变形特点和力学行为。
2. 利用数字仿真技术对软岩围岩进行模拟分析,优化支护方案。
3. 研究新型支护材料的应用,提高软岩支护的效果。
4. 探索智能化支护技术的应用,提高支护的自动化程度和效率。
煤矿软岩巷道支护技术的研究及发展
值, 不随 时 间的变化而变化 。 当荷 载超 过 这一 临界值 后, 岩层的 塑性 形
4 . 1 软岩 巷道支 护的技术关键 根据 软岩 的力学特 点, 要使 软 岩巷 道支 护取得成功 要把 握好 三个
变 会出现 明显的 加速 现象 , 这一 临界 值的 荷载 成 为临 界荷载 。 荷 载小 技术关 键 : 正确的确 定软岩 变形机制 的复合型 、 将 复合型有效的 转化为 于临 界荷载 时岩层称为硬岩 , 荷 载超过 临界荷 载后, 岩层的 塑性 形变不 单 一性 和合 理的运 用复合型变性 力学机 制的 转化 技术 。 在 支护设 计时 稳 定, 此 时称 为软岩 。 另外一 个特性 是软化 临界深 度, 软化 临界深度与 不能只进行单一型的支护 设计, 要根据每 个受力点的力学特 性使用联 合 软化临 界荷载时 相对应 的。 当巷 道深度小于某一深 度时, 岩层变形 不 明 支护方式 , 设计 最适合 复合型变形力学特点 的支护方案 , 确保软 岩巷道 显, 不会 出现 大变 形 , 但是 当巷 道位置超 过这一深 度后, 岩层会有 明显 支护的综合性 能。
2 . 软岩巷道变形破坏的原因及特点
随着 煤 矿的 开采 , 巷 道深 度的 不断 增加 , 巷 道围岩构 造也 越来 越 塑性工作 状态 , 形成塑性 区。 此 时如果 没有 及时有效 的进行支 护处理 , 复杂 , 如 果围岩处于 软岩层就容 易造成巷道 的不稳定 , 引起巷道 四壁 的 塑性 区就会发生较 为严重 的形变 , 从 而形成松 动破坏 区。 松动破 坏区不
薹 臻寨 煤矿软岩巷道 支护来自术的研究及发展 谢拓
广西百色百矿集团有限公司 广西百色
5 3 1 4 0 0
【 摘要】本文主要对软岩的概念进行了简 单的介绍, 并指出了 如今煤 拱 肩和巷 道拱部变形尤 为严重, 经常出现 凸起和墙体开裂等现 象。
煤矿巷道软岩工程特点及支护技术的探究
煤矿巷道软岩工程特点及支护技术的探究摘要:矿山开采过程中,矿井巷道软岩石支护,特别是高应力软岩巷道深部的支撑,是矿井安全生产面临的一个重大难题。
随着煤矿生产的发展和深度的提高,煤矿巷道的软岩支护问题越来越严重。
煤矿井下的软岩石问题对矿井正常高效生产具有重要的作用。
本文阐述了软岩工程特点,对煤矿巷道软岩工程支护技术进行了分析。
关键词:煤矿巷道;软岩工程;支护技术引言目前,国内的煤炭资源多以地下采矿为主,采矿时必须在矿山下面开挖充分的巷道。
矿井的开采、施工必须确保井筒的畅通和井筒的稳定。
矿井巷道的支撑困难主要受到地应力影响,被开采工作影响,围岩破碎情况,巷道横截面等多种因素的作用。
所以,在煤矿巷道中,必须继续完善软岩支护技术。
1软岩工程特点地下施工是一种在岩层或土壤中进行的施工,其施工环境和工作状态与地表施工有很大区别。
所以,采用地表工程的设计理论与手段来解决这些问题,很明显无法对各种不同的力学问题进行恰当的分析,从而得出相应的支护方案。
与地表施工相比,在许多方面都表现出明显的差异。
由于煤矿的开采具有非选择性,大量的煤矿开采会使地应力的均衡状况受到破坏。
煤炭开采过程中,受其赋存条件、沉积环境、地质结构等因素的制约,导致了煤炭开采过程中存在的问题。
煤矿的采掘深度一般为500~600 m,千米以上的矿井也逐渐增多,有的矿山在浅层采矿时,软岩石问题还不突出,而到了深层,则出现了较大的地应力和动压作用。
煤矿软岩组份中存在着较多的膨胀性矿物质,在软弱的环境下,岩体的硬度较差,容易在干燥、失水时发生塑性流动,特别是遇水变形、崩解和膨胀。
矿井的使用寿命一般可以达到一百多年,而矿井的巷道由于使用寿命的差异,往往比隧洞的寿命要长,而且软岩巷道具有较大的时间限制。
2煤矿巷道软岩工程支护技术2.1支护技术理论一是加固岩体的力学性能。
在改善围岩的围岩压力、增大围压、增强围压体的受力的基础上,还改善了被锚岩体的力学特性,增强了岩体的峰值和岩体的参与强度。
煤矿软岩巷道支护技术的研究及发展
的胶结 效果差等 等 , 因 雌 它 主要 是 和 自身 的性质有关 , 和工程的作用力无关 。 1 . 2软 岩的特 性分 析
软 岩的特 性主 要表现 在两个 方面 : 一 方面主 要变现为 软岩的临界 荷载 , 当软 岩 的 临 界 荷 载 超 过 一 定 范 围之 后 , 软 岩 的稳 定性 能就会受 到威胁 , 当超 过 一 定 的荷 载 值之后 , 软 岩 的 岩 体 形状 就 会 发 生 变 化 , 并 随 着荷 载 作 用 力 的 不 断 增加 , 变 化 程 度 在 不断加深 ; 另一方面, 软 岩 的特 性 还 表 现 为 它的软化临界 深度 , 当软 岩 巷 道 的 深 度 在 合 理 范 围之 内 , 岩 层 的 变 化 程 度 也 会 在 合 理 范围之 内, 但 是 随 着 巷 道 深 度 的 增 加 或
道 支护的效 果 , 巷 道 支 护 的 结 构 也 会 变 得 更加复杂 , 因 此 巷 道 支 护 的 影 响 因素 也 在 不 断增 加 , 长 时 间的 支 护 探 讨 和 实践 表 明 , 影 响 巷 道变 形 的 因素 以及 特 点主 要 表 现 在 以下几个方 面 : 一 是 软 岩 巷 道 在 建 设 初 期 的 时候 , 一般变形的速度比较快 , 变 形 的时 间 也 比较 长 , 因此 是 最 需 要 进 行 支 护 保 护 的阶段 ; 二是软岩巷道在变化的过程中 , 每 个 部 位 的 变 形 量具 有 不 可 预 判性 不 和确 定 性; 三是 由于 矿 井 的 巷 道 变 形 是 具 有 一 定 的时效 性的 , 因此 锚 杆 的 受 力 也 是 受 到 外 界作用 的影响 的, 因 此 锚 杆 的 受 力 分 析 也 是进行 支护的重要环节 。 2. 2 软岩 支护 存在 的 问题分 析 巷道支 护的 强度有待 进一步 提高 . 巷 道 的 支 护 方 案 一 般 都 是 建 立 在 科 学 的 设 计 和全 面的勘测 基础之上 的, 但 是 在 实 际 的 支 护设计 中却存在着很 多的缺陷 , 严 重 影 响到了巷道 支护的强度 , 这 和 巷 道 支 护 设 计 人 员 的素 质以 及 巷 道 设 计 的 不 合 理 有 着 直 接的关 系。 锚杆预 应 力不足 . 锚 杆 支 护 是 巷 道 支 护的主要形 式之一 , 也 是 影 响 支 护 效 果 的 重 要 因素 之 一 , 作 为 衡 量 锚 杆 支 护 效 果 的 重 要 参 数 之一 的预 应 力对 于 锚 杆 作 用 起 到 直 接 的 作用 , 巷道支护过程中 , 很 多时 候 都 是 因 为 锚 杆 预应 力 不 足而 使得 支 护 强度 和 效果不佳。 因此 在 锚 杆 的 设 计 安 装 过程 中 , 应该和 巷道实际相 结合 , 准确 判断预应 力 大小 。 巷 道支护 工程 的质量 问题 。 由 于 的基本 概念
隧道工程中的软岩支护技术研究论文[五篇材料]
隧道工程中的软岩支护技术研究论文[五篇材料]第一篇:隧道工程中的软岩支护技术研究论文[摘要]软岩支护是在隧道工程建设中经常会遇到的技术难题,软岩支护的稳定性和可靠性对于隧道工程有着重要影响,软岩支护不到位时将可能引发隧道塌方、交通受阻等多重问题,而且后期修复难度相当大,因此有必要提高隧道工程施工中的软岩支护技术,提升隧道工程施工质量。
[关键词]隧道工程;软岩支护;流变近些年来,我国在隧道工程软岩支护中积累了较多的成功经验和失败教训,有利地推动了软岩支护技术的发展。
本文分析了现有的软岩支护理论和技术,并详细分析了软岩超前管棚支护技术。
1软岩支护理论和技术分类1.1软岩支护理论目前普遍比较认同的软岩支护理论大致分为两类,一是以定性原则为核心的软岩支护理论,二是以定量原则为核心的软岩支护理论。
以定性原则为基础的软岩支护理论中比较有代表性的是新奥法和松动圈支护理论。
新奥法,简称为NATM,它最初是由奥地利学者总结的一套隧道设计与施工原则,在全世界的隧道工程施工中具有权威的指导意义。
新奥法的创新之处在于将岩体视为了承载体,这一认识给传统的围岩支护手段带来了根本性的转变。
软松动圈支护理论是由董方庭等人依据围绕开挖空间所产生的松动圈以及松动圈在支护中的作用和地位而提出的,对于解决围岩支护问题提出了新思路,但缺陷在于应用这一理论难以全面地考虑软岩中出现的各种较为复杂的情况,因而所制定的支护方式也可能存在与真实的围岩状况不相适应的地方。
以定量原则为基础的软岩支护理论中比较有代表性的是支护结构与围岩共同作用理论和应力平衡原理。
支护结构与围岩共同作用理论认为在原岩应力状态遭到破坏以后隧道能否继续保持平衡取决于围岩的物理力学性质和原岩应力的大小。
一般来说,坚硬的围岩周围的集中应力小,会比软弱围岩更加稳定。
应力平衡原理认为软岩难以支护稳定的根本原因在于弹塑性边界上存在着应力不平衡,而提高支架阻力可以使围岩周围的应力实现平衡。
关于深井软岩巷道掘进支护技术的实践研究
【 关键词 】深井;软岩巷道 ;掘进 支护 ;实践研 究
随着矿井 开采 深度 的不断增加和机械化程度 的不 断提 升,巷道 断面面积也呈现增大趋势 ,这 使得巷道掘进过程 中矿压显现 愈加 明 显,加上软岩的地质工程 条件较 为复杂 ,从而给掘进支护带来一系 列 问题 。为 了达成 改善巷 用某矿作 为研 究 目标,来研究深井软岩巷道掘进支 护技术。 1工程概况 某矿 正在掘进 一条 标高为一 7 0 0 m 的开拓大巷 ,轨道巷 、运输巷 并行布置 ,间距 3 0 m ,运 输巷 超前轨道巷掘进施工 。采用掘进机 、 胶带输送机综合机械化掘进 ,巷道支护为传统锚 网喷支护 。由于巷 道 掘 进 所 处 地 段 为泥 岩 和 和 断 层 破碎 带 ,巷 道 支 护 技 术 上 存 在 不 小 难度 。经过岩石 力学试验 测试 得知,该矿巷道 围岩 的天然抗压 强度 为2 . 5 ~1 9 . O M P a ,为 工 程 意 义 上 的 软 岩 性 质 。众 所 周 知 , 软岩 具 有 强度小、易破碎 、遇水易软化、支护 困难等特性 ,属 于不稳 定岩层 , 如 果 在 巷 道 掘 进 过程 中 再 受 到 诸 如 断 层 、水 等 因素 的 影 响 , 则 易 造 成 棚 梁 弯 曲下 沉 、棚 腿 挤 出 、支 护 失效 、巷 道 断 面迅 速 减 小 等 问 题 , 因 而 给 掘 进 行 人 、 通风 、 运 输 带 来 安 全 隐患 。 实践 证 明 ,一 7 0 0 m 巷 道 掘 进 过 程 中表 现 为 严 重 的底 鼓 ( 最大值达到 5 0 0 m以上 ),巷 道 地 面轨道破坏严重 ,增加了大巷运输难度 ,迫使掘进速 度减 缓,与此 同时 ,由于巷道 断面收缩 ,通风面积减小 ,从而增加 了通 风阻力。 此外 ,巷道 围岩遭 到破坏 时,顶板会不 时冒落破碎矸渣 ,从而威胁 到行人安全 。由以上分析 ,研究深井软岩巷道掘进支 护技 术十分迫 切 ,且 意 义 深 远 。 2 软 岩 巷 道 围岩 变 形 和 压 力 特 征 由于 软岩已进 入非线性塑性大变形阶段 ,变形 场是非线性力学 场 , 因此 , 软 岩 巷 道 的 破 坏 机 理 同硬 岩 巷 道 明 显 不 同 [ 软 岩 的 力 学 性质 是决定巷道 围岩稳定性的关键 因素 ,根据矿 井掘进施工的实际 情 形 来 看 , 软岩 巷 道 围 岩 变形 往 往表 现 为 以 下 几个 特 征 : ( 1 ) 软岩巷 道变形呈现蠕 变变形三阶段规律并具有明显的时间 效应 。掘进初期巷道变形量大 ,且顶板 来压 十分迅速,因此巷道支 护 装 置应 具 有 较 大 的 初 始 支 撑 力 ,此 外 且要 有 一 定 的 伸 缩 性 , 以避
深部软岩巷道支护技术研究
深部软岩巷道支护技术研究随着我国各地大型基础设施建设和城市化进程的加快,深部软岩工程越来越多地进行施工。
深部软岩是一种弱可塑的岩层,其弱点在于易于变形和破坏,并且在岩石裂隙和孔隙中含有较多的水分。
因此,在深部软岩隧道施工过程中,支护和加固工作变得至关重要。
本文将探讨深部软岩巷道支护技术的研究。
一、深部软岩的特性及对地下工程的影响深部软岩是一种性质结构较为松散的岩石,通常因为受到各种外力的作用而引起变形和破坏。
这种岩石由于存在着许多的岩裂隙和孔隙,并且岩层中含有较多的水分,因此,在施工过程中对各种工程和机械设备带来了很大的影响。
深部软岩的变形特点包括:1、在过程中具有良好的延性和弹塑性;2、存在塑性变形和蠕变;3、容易出现冻胀和膨胀。
1、对岩石及周围土层的稳定性产生影响;2、使隧道直径变小,导致施工难度大;3、增加了隧道施工风险;4、增加了施工成本。
为了解决深部软岩施工中所面临的各种问题,人们提出了多种隧道支护技术,例如传统的液体注浆或混凝土衬砌,以及近年来流行的钢支撑和网片支护等。
这些方法在实践中证明,具有一定的优点和不足。
1、液体注浆液体注浆是一种配制可固化液体往岩层或隧道周围注入的方法。
注浆材料通常包括水泥和其他固化剂,在使用前需要先进行混合。
液体注浆的优点在于可以增加岩层或隧道的强度,防止其承受压力时发生破坏。
而其不足之处在于注浆材料可能会堵塞岩层中的孔隙和裂缝,导致岩石剪切的难度增加,同时设置注浆孔的成本也比较高。
2、混凝土衬砌混凝土衬砌是一种常用的隧道支护方法,可以隔离岩层和隧道内部,提高隧道的整体强度。
借助混凝土的压缩和弯曲强度,可以有效地改善深部软岩的变形行为,进而提高隧道结构的整体稳定性。
但是,混凝土衬砌的安装需要花费大量时间和人力,造价比较高。
同时,由于混凝土的膨胀系数和温度膨胀系数很大,需要对加固的同时考虑适当的膨胀量。
3、钢筋混凝土钢拱支护钢筋混凝土钢拱支护是一种较常用的方法,其结构包括拱形钢筋混凝土弓和支撑柱等。
煤矿深部软岩支护技术探讨
煤矿深部软岩支护技术探讨随着煤矿深部开采的不断加深,软岩顶板支护问题逐渐凸显出来。
软岩层具有岩屑的强度和岩层的变形性能,易受到采煤工作面周围地应力的影响,容易发生塌方、滑坡、地压突出等地质灾害。
为了确保煤矿深部开采的安全高效进行,如何解决深部软岩支护技术问题成为了矿业工作者们亟待解决的难题。
本文将探讨煤矿深部软岩支护技术,并提出相关的对策。
一、软岩特点煤矿深部软岩通常指花岗岩、片岩、砾岩和泥岩等岩层。
这些岩层的最大特点就是岩石松软,存在着破碎和变形的特性,其强度和稳定性均较差。
软岩层还容易与水分结合,使得软岩层具有较强的胶结作用和吸湿性。
这就给软岩顶板支护带来了更大的困难。
二、软岩支护技术探讨1. 顶板支护方式选择采用合适的支护方式是保证软岩层煤矿深部开采安全的基础。
在软岩层的顶板支护中,应根据不同的地质条件、开采方式和支护材料等进行选择,以此保证支护结构的稳定性和可靠性。
通常采用的支护方式有锚杆支护、木方支护和钢支架支护等。
锚杆支护是一种简便易行、支护作用显著的方式,逐渐成为软岩层顶板支护的主要方式之一。
2. 支护材料选择在软岩层顶板的支护中,材料的选择至关重要。
传统的木方支护已经不能满足深部软岩层的支护需求,因为木方支护对于软岩层的变形和破碎性能较差,易使支护结构产生变形、松动等现象。
目前较为常用的支护材料是钢支架和钢筋混凝土支柱等,它们的强度和稳定性较好,能够较好地应对软岩层的支护需求。
3. 预防措施为了更好地保障软岩层的支护效果,可在软岩层的顶板支护中增加预防措施。
具体可采取以下措施:一是通过合理的支护结构设计和合理的支护参数设置,保证支护结构的整体稳定性和可靠性;二是通过加固岩体、改善岩体稳定性,提高软岩层的整体强度和稳定性,减少地质灾害发生的可能性;三是通过科学的通风与排水工程设计,减少地质灾害的发生概率。
1. 加强监测在软岩层的顶板支护过程中,应加强对支护结构和周围地质环境的监测,实时掌握支护结构的变形和受力情况,及时发现问题,采取相应的措施。
对目前煤矿开采软岩巷道支护技术问题研究
对目前煤矿开采软岩巷道支护技术问题研究随着我国经济的发展,对煤炭的需求也在日益的增大,我们煤炭在国内化石能源的占比依旧很大。
针对这种情况,加大对煤炭开采技术的研究迫在眉睫。
煤矿软岩巷道的支护工程,一直是困扰煤炭生产的一个难题,特别是随着矿井开采范围的增大和开采深度的加深,软岩巷道的支护问题愈加突出,如果对软岩巷道支护不合理,有时会直接影响到煤矿的安全生产。
本文主要根据软岩的基本特性,分析和总结煤矿在软岩巷道的支护问题,并以高强度锚杆、锚注技术以及联合支护形式作为例子为大家推广。
为大家在以后的遇到类似的问题时做参考或者借鉴。
标签:煤矿软岩巷道支护技术问题分析研究0引言软岩巷道是指与塑性大变形工程岩体有关的岩体工程,煤矿软岩巷道也就属于其中的一种形式。
煤矿软岩巷道的支护一直是困扰煤炭发展的一个大问题,亟待解决。
随着科技的发展和技术的进步,国内外专家学者通过现场实践、实验室模拟等手段在软岩巷道支护方面已经取得了很大的进步。
在新形势下,特别是随着煤炭价格的下滑和煤矿企业效益的腰斩,如何合理的选择软岩巷道的支护形式至关重要。
如果选择不恰当有可能会出现资金浪费等现象,更有甚者,甚至会造成巷道支护强度不够,影响安全生产等事故。
所以作为煤炭生产者,更应根据整个矿井实际,合理的选择支护形式。
本文主要依据软岩的基本特性和近期科学研究成果,以高强度锚杆、锚注技术及联合支护形式作为实例,向大家介绍在软岩巷道支护方面的内容。
1软岩工程简介工程软岩是指在工程力学的作用下产生显著的塑性变形的工程岩体,目前比较流行的软岩定义是按照软岩的软、弱、松、散等的特征进行定义,但是在工程上对软岩不仅强调软岩的强度特征还强调软岩的工程载荷情况。
对在这种岩石基础上进行的施工稱之为软岩工程。
进入煤矿矿井,矿井软岩种类的不同,直接影响到岩石的强度特征、泥质含量、结构面特点以及塑性变形力学特点。
我们可以根据性状将软岩分为四大类,如下表:在工程施工过程中,必须根据施工现场的软岩形式选择合理的支护手段。
煤矿深部软岩支护技术探讨
煤矿深部软岩支护技术探讨煤矿深部软岩支护技术是煤矿工作面开采中的重要问题,也是煤炭资源提高采掘率和安全生产水平的关键技术之一。
软岩支护是指采用一定的工程措施来保障开采面围岩的稳定,避免岩体破裂和掉落等危险,从而保持开采面的正常进行。
本文将从软岩支护的优点、软岩支护技术的分类、软岩支护技术的适用条件、软岩支护技术的材料和工艺等方面对该技术进行探讨。
一、软岩支护技术的优点1. 支护效果显著。
软岩支护技术采用一定的支护措施,可以针对不同类型的软岩进行针对性的支护,支护效果显著,可有效避免不稳定因素对开采的影响,保障矿井的安全生产。
2. 可有效减少处置灰尘和废料的数量。
软岩支护技术可有效减少煤矿深部的灰尘和废料等处理的数量,同时也能够减少开采面水平的越界和斜向倾斜,从而避免开采面倒岩、塌方等安全事故发生。
3. 减少工期。
软岩支护技术具有执行简单、支护效果显著、可在短时间内达到预期效果等特点,从而可以减少开采面的工期,提高煤炭采掘效率。
4. 可节省支护材料费用。
相对于传统岩体支护技术,软岩支护技术的支护材料要求较低,可以采用廉价的材料进行支护,从而可以节省支护材料费用。
在软岩支护中,一般将支护技术分为主动支护、被动支护两种。
1. 主动支护技术。
主动支护技术是指采用一定的工程措施来主动控制岩体,保障开采面的稳定。
主动支护技术包括钻孔注浆技术、锚杆支护技术、桩基础、垫层预应力锚杆等技术。
2. 被动支护技术。
被动支护技术是指针对软岩的运动规律进行研究,采取被动的措施保障岩体稳定,例如安装液压支架、进行水下静力增压支护等技术。
软岩支护技术的使用需要满足一定的适用条件,主要包括以下几点。
1. 岩体稳定。
应首先根据现场实际情况进行岩体稳定性分析,确保岩体稳定,不受开采面及周围环境的影响。
2. 确定支护面积。
应合理选择支护面积大小,以保证稳定性的同时,尽量减少支护工作量。
3. 选择支护材料。
根据软岩的物理特性选择适合的支护材料,以达到支护效果的最佳化。
刘园子煤矿软岩巷道支护工艺研究
刘园子煤矿软岩巷道支护工艺研究摘要:软岩巷道支护是一项世界性难题,也是限制甘肃陇东地区煤矿开采的主要制约因素。
甘肃华能天竣公司刘园子煤矿巷道围岩特性独特,岩石松软、易膨胀,遇风风化、遇水泥化,矿井建设以来,由于受水和软岩影响,导致开拓、准备及回采巷道底鼓、变形严重,维修费用投入巨大,限制了我矿正常生产作业,也给安全生产带来了极大隐患。
刘园子煤矿在矿井建设以来不断的探索试验研究巷道支护,通过多年的努力取得了一定的成果,目前开拓巷道采用:直墙半圆拱锚网索+全断面钢筋混凝土浇筑+包裹注浆;准备巷道采用:直墙半圆拱锚网索喷+底板反底拱混凝土浇筑+包裹注浆,在软岩巷道支护中取得较好的效果。
关键词:软岩、巷道支护、半圆拱、锚网索、混凝土浇筑、注浆。
1.刘园子煤矿矿井地质特征1.1地层刘园子井田发育的地层自老而新有三叠系、侏罗系、白垩系和第四系,侏罗系为含煤地层,煤层直接顶底板岩性以泥岩、砂质泥岩为主。
1.2顶底板泥岩矿物成分通过对刘园子煤矿井下主要地点岩石取样分析,煤层底板泥岩中粘土类矿物平均含量为44%,粘土矿物总体含量较高;粘土矿类矿物中伊蒙混层绝对含量分别为19.8%、12.5%、9.8%、11.9%、11.3%,岩石膨胀率一般为9%~18%,平均13.5%。
1.3主要煤、岩层单轴抗压强度煤层平均单轴抗压强度11~12MPa,煤样浸水10天、20天和30天后的单轴抗压强度测定结果分别为11.39 MPa、8.95 MPa、5.02 MPa,浸水对降低煤样的单轴抗压强度有较明显的效果。
对于5-1煤顶底板岩层,顶板3~8m范围内为砂质泥岩,平均强度为29.37Mpa;对于巷道底板遇水泥化、或受水浸泡膨胀后后平均强度0.6MPa,整体来看,刘园子煤矿井下巷道围岩强度普遍较低,且遇水泥化、受水浸泡后岩石强度下降较大。
2.巷道支护方式、巷道变形量2.1前期巷道支护方式开拓、准备巷道设计支护方式:锚网喷支护、锚网喷+36U型钢支护,该种支护方案巷道后期受水浸泡后底鼓严重,两帮及底角移近量大,尤其是轨道石门2#联络巷以里受动压影响段,巷道架设的36U型钢棚被挤压变形,U型卡缆受力崩断,导致绝大多数巷道无法满足使用要求。
深部软岩巷道支护技术研究
深部软岩巷道支护技术研究引言:随着矿业和工程的发展,深部软岩巷道的建设和支护技术成为了一个重要的研究领域。
由于深部软岩具有可塑性强、容易发生塌方等特点,因此如何有效地进行巷道支护成为了一个亟待解决的问题。
本文将从深部软岩巷道支护技术的现状和挑战出发,对相关技术进行研究和分析,以期为巷道支护技术的改进和完善提供一定的参考。
1.1 巷道支护技术的主要挑战深部软岩巷道作为地下工程中较为常见的一种工程类型,其支护技术面临着多方面的挑战。
深部软岩具有较大的围岩变形和塌方的倾向,因此巷道支护需要具备较高的变形能力和抗塌方能力。
巷道支护技术需要考虑到深部软岩的高地应力、高地温以及地下水等地质条件,这为巷道支护技术的选择和应用带来了一定的困难。
深部软岩巷道通常会受到地震、爆破等外力的影响,这也给巷道支护技术带来了不小的挑战。
1.2 巷道支护技术的应用现状目前,针对深部软岩巷道支护技术的研究主要集中在钢筋混凝土支护、锚杆网支护、喷锚锚杆支护、加固型钢丝网支护等方面。
这些技术在不同程度上可以有效地改善深部软岩巷道支护的情况,但在实际应用中仍然存在一些问题,例如支护效果难以保证、施工难度大等。
如何提高深部软岩巷道支护技术的适用性和可靠性,是当前亟待解决的问题。
2.1 巷道支护材料的研究针对深部软岩巷道支护技术的研究,可以首先集中在巷道支护材料的性能改进和研究上。
有针对性地研发新型的支护材料,如新型的聚合物材料、高分子材料等,以提高支护材料的变形能力和抗压能力,从而改善巷道支护的效果。
2.2 巷道支护结构的研究可以针对深部软岩巷道支护结构进行研究。
通过改进巷道支护结构的设计和布置,提高支护结构的可靠性和耐久性,从而保证巷道的长期稳定和安全。
2.3 巷道支护技术的智能化研究也可以开展深部软岩巷道支护技术的智能化研究。
利用现代化的传感器技术和智能控制技术,实时监测巷道变形和支护结构的受力情况,提前发现巷道支护存在的问题并采取相应的措施。
煤矿深部软岩支护技术探讨
煤矿深部软岩支护技术探讨随着国家对煤矿安全和生产环境的要求不断提高,煤矿深部开采安全问题逐渐受到重视。
而煤矿深部软岩围岩的支护,是研究煤矿深部开采安全问题中的重要方面。
本文将对煤矿深部软岩支护技术进行探讨。
煤矿深部软岩支护技术的发展历程可以分为三个阶段:1. 初期阶段20世纪80年代后期至90年代初期,采用了传统的支护方法,例如:木材支架、钢材支架、预制钢筋网、钢丝网等,但这些方法的应用范围受到限制。
90年代初期至21世纪初期,开始研究新型的支护技术,例如:钢网拱、钢管拱、高密度聚乙烯支架、带倾角杆的矩形钢管拱等,使得软岩支护技术的应用范围得到拓宽。
3. 现代阶段21世纪至今,研究更加先进的支护技术,例如:基于聚合物的支护材料、膨胀性材料、压缩性材料等新型材料应用,以及人工智能技术在软岩支护中的应用等,使得软岩支护技术在煤矿深部开采中发挥了重要作用。
1. 新型支护材料的研究和应用2. 针对特殊岩体的支护技术研究针对不同特性的软岩岩体,研究针对性的支护技术。
例如:针对具有节理的软岩岩体,采用钢板夯实、钢丝网封闭、钢管加强等支护方法;针对具有难度高的重力体软岩岩体,采用倾斜杆支护技术等。
3. 可持续性的支护技术研究研究具有可持续性的支护技术。
例如:采用再生材料、可降解材料等环保材料,以及采用可回收的支护材料等技术,保护环境,降低支护成本。
研究智能化的软岩支护技术,例如:采用传感器、网络、自适应控制等技术,实现煤矿深部软岩支护的实时监测和自动控制,提高支护的效率和安全性。
三、结论煤矿深部软岩支护技术是当前煤矿深部开采安全中的关键技术之一,随着科技的不断进步和人们对生产条件和环境的要求不断提高,软岩支护技术也在不断发展和创新。
我们相信,在专家学者和工程师的共同努力下,煤矿深部软岩支护技术必定会取得更大的突破和进展。
浅谈软岩巷道支护技术及措施的研究
浅谈软岩巷道支护技术及措施的研究摘要:软岩巷道支护都是煤矿建设与生产所面临的重要问题之一。
通过对软岩巷道支护原理、软岩巷道支护中存在问题的分析,提出了以"架棚+锚网+注浆"。
三位一体的巷道支护技术方案,并针对不同围岩性质分析了相应的支护技术。
实践证明,该技术在软岩巷道支护中的应用不仅有效增强了巷道的稳定性,而且降低了巷道的维修量。
关键词:巷道;软岩;支护技术软岩巷道岩体强度低、围岩松动范围大,要想保证正常生产以及巷道稳定,就必须采用科学合理的支护方案和支护对策,以对各种围岩特性进行适应和改善,从而取得经济上合理、技术上可行的效果。
软岩层的胶结程度差,且具有流变、膨胀等特性。
因此,对软岩巷道支护技术进行研究对增强巷道的稳定性,保证正常生产具有非常重要的意义。
1 软岩巷道支护机理通过对工程现场巷道变形情况的观察以及软岩变形的基本特点可知,软岩受围岩应力的作用,产生了较为复杂的变形方式,故而,软岩巷道支护设计面临着更高的挑战。
为了保证软岩的极限承载力,一般在软岩巷道支护设计过程中禁止围岩处于塑性状态。
围岩应力状态会因煤矿开采而发生改变,而为了保证围岩的承载能力就必须对围岩进行加固,也就是为巷道提供一定的支护。
若围岩在巷道挖掘后而受到的各应力(静水压力、重力、构造应力、土压力等)合力为P合,当对软岩巷道进行支护之后,P合是指支护结构提供支撑力、围岩的自撑力和围岩变形而产生工程力三者的合力。
因此,当围岩应力状态发生改变时,围岩难免会出现一些塑性区域,而想要降低塑性力对围岩造成的危害,就可以借助提供支撑力和变形空间的方式来实现[1]。
2 软岩巷道施工支护的难点煤矿软岩巷道的支护,特别是软岩回采巷道支护属于煤矿的一项重大难题,之前实施的支护从理论认知和支护技巧上都面临着相应的困难,体现在:(1)围岩的破坏和变形。
支护属于一个过程,要想确保围岩变形过程和此过程的统一,务必有效地把握围岩的变形机理,只有以此作为前提条件,才可以选用适宜的围岩支护参数、支护类型,支护时机等。
煤矿深部软岩支护技术探讨
煤矿深部软岩支护技术探讨随着矿井开采技术的不断发展,煤矿深部开采难度日益增加,软岩地层作为深部开采中的一种重要地质条件,对煤矿生产安全和产量具有重要影响。
煤矿深部软岩支护技术是煤矿开采中的一个重要环节,对于提高煤矿生产的效率和安全具有重要意义。
本文将就煤矿深部软岩支护技术进行探讨,从软岩地质特点、支护材料和方法、支护效果及发展趋势等方面进行详细介绍。
一、软岩地质特点煤矿深部软岩地质条件主要包括软岩性质及其构造变形等方面。
软岩是指抗压强度低于岩石,但高于土壤的一种岩石。
软岩层通常具有较大的变形性和渗透性,易发生岩层位移、破坏和塌陷。
软岩地质条件是煤矿深部开采中的重要问题,需要采取有效的支护措施进行加固和稳定。
软岩地质条件的特点主要包括:1. 岩层变形大:软岩矿层变形较大,易发生岩层位移和破坏。
2. 渗透性强:软岩层容易受到地下水的影响,渗透性强,易发生水文地质灾害。
3. 岩层塌陷:软岩层容易发生岩层塌陷和垮落现象,对煤矿安全造成威胁。
软岩地质条件对煤矿深部开采具有重要的影响,需要采取有效的支护技术进行处理。
二、支护材料和方法煤矿深部软岩支护主要采用的是锚杆、网片喷锚等技术,对软岩进行预加固和加固处理,增加岩层的稳定性。
目前较为常见的软岩支护材料和方法包括以下几种:1. 锚杆技术:锚杆技术是指利用钢筋混凝土锚杆进行支护的一种方法。
锚杆是指通过预埋在岩石中并连接于岩石的一根或多根筋杆来进行支护的措施。
锚杆支护主要适用于软岩层的加固和稳定。
2. 网片喷锚技术:网片喷锚技术是指在软岩层进行钢丝网片喷浆加固的一种方法。
通过在软岩层进行喷浆加固,将钢丝网片固定在岩层上,增加软岩层的稳定性。
三、支护效果及发展趋势煤矿深部软岩支护技术的实施效果主要体现在保证煤矿生产安全、提高煤矿开采效率和降低成本等方面。
1. 提高煤矿生产安全:软岩层的稳定性对煤矿生产安全具有重要影响,通过软岩支护技术的实施,可以有效增加软岩层的稳定性,降低软岩层发生破坏和垮落的风险,保证煤矿生产的安全。
煤矿深部软岩支护技术探讨
煤矿深部软岩支护技术探讨随着我国煤矿向深部开采的拓展,煤矿深部软岩支护技术成为了煤矿安全生产中的一个重要问题。
煤矿深部软岩支护技术的研究不仅关系到煤矿生产的经济效益,更关系到矿工的人身安全。
加强煤矿深部软岩支护技术的研究和实践是非常迫切的。
一、煤矿深部软岩的特点1、岩土地质条件煤矿深部的软岩主要包括粉质变质岩、片岩、页岩等。
这些软岩通常具有脆性、强度低、渗透性高的特点,随着深度的增加,软岩的变形和破坏也会增加。
2、地下水条件煤矿深部地下水的渗透和压力会对软岩支护产生很大的影响。
地下水的渗透会导致软岩支护结构的破坏,地下水的压力会增加软岩支护的难度。
3、构造活动性煤矿深部地质构造活动较为活跃,构造活动会造成软岩的破坏和变形,从而加大了软岩支护的难度。
二、现阶段软岩支护存在的问题1、支护结构易收到地压和岩层构造活动的影响,导致支护结构破坏和失稳。
2、地下水对支护结构的渗透会导致支护结构的破坏,加大了支护难度。
3、软岩支护技术研究不足,导致在实际开采中往往难以保障矿工的人身安全。
1、合理设计支护结构在煤矿深部软岩支护中,对支护结构的设计是至关重要的。
需要根据实际的软岩地层条件、地下水情况和构造活动性进行合理的支护结构设计,以保证支护结构的稳定性和安全性。
2、选择合适的支护材料在软岩支护中,选择合适的支护材料也是非常重要的。
目前,一些新型防水、抗渗和高强度的支护材料已经被广泛应用于软岩支护中,这些新型的支护材料在提高软岩支护效果的也有利于减少矿工的工作强度和提高支护效率。
4、加强技术研究对软岩支护技术的研究是一个长期的过程。
需要加强软岩支护技术的基础研究和工程实践,提高软岩支护技术的水平和应用效果。
四、推进煤矿深部软岩支护技术的发展1、加强技术创新需要加强软岩支护技术的创新,提出新型的软岩支护技术方案,探索适合煤矿深部软岩条件的支护技术。
3、加强技术推广需要通过组织技术交流、经验分享和培训等方式,加强软岩支护技术的推广和应用,提高矿工对软岩支护技术的认知和应用水平。
煤矿软岩支护技术研究
煤矿软岩支护技术研究摘要:软岩巷道的支护一直是困扰我国煤矿的难题。
本文主要对软岩巷道支护技术进行了摊探讨。
介绍了软岩分类及特性、软岩支护理论与技术、软岩巷道支护设计应注意的几个问题。
随着深部矿井的开采,巷道支护难度增大,围岩稳定性变差,顶板跨落、底鼓严重,结合某矿具体地质条件,采用锚网喷支护、锚索加强支护、滞后注浆联合支护形式,为该矿区巷道支护提供了新验。
针对柳海矿区煤系地层软岩强度低,变形快等特点,提出了软岩巷道破坏的主要原因规律和治理经验。
关键词:软岩;支护技术;底鼓;高应力;联合支护0引言随着我国煤炭资源的日益减少,大中型矿井的开发逐渐向深层及海域发展,而随着开采深度及广度的增加,处于成岩松软强度低易风化潮解遇水膨胀的软岩巷道,在高应力地压的作用下,稳定性变的极差,支护更加困难,给安全生产带来了前所未有的严峻考验使煤炭开采成本不断增加,严重阻碍了我国煤矿工业的生产建设和发展,因此探索一套切实可行解决软岩治理难题的新途径。
1软岩分类及特性软岩是指在工程力作用下,能够产生显著变形的工程岩体。
由于是非均质、非连续的岩体,具有复杂的变形力学机制,并具有大变大地压、难支护的特点。
随着矿井开采深度的增加,原来很少有软矿井,现在逐步呈现软岩特征,某些岩层首先进入软岩状态。
软岩巷道的维护问题一直困扰着我国煤矿的生产和建设。
随着采深的增加,地应力增大,煤矿软岩巷道的支护更加困难。
我国很多地区都是典软岩矿区,都出现了软岩巷道支护设计困难的情况。
[1]2软岩支护理论与技术2.1 新奥法新奥法为新奥地利隧道施工法,国际上称为NATM。
20世纪70年代传入我国。
在铁路、水电、煤矿等工程领域推广应用。
新奥法的概念是接岩石力学围岩支架共同作用的基本原则制定的。
其主要意图是调动围岩自身的承载能力。
尽可能地控制围岩变形,防止围岩松动。
以达到施工最大安全度和最好的经济效果。
新奥法主要内容有:围岩与支护共同发挥承载的作用;初始支护应采用柔性结构;建立二次支护的概念;调整支护参数和重视涌水处理等。
软岩巷道综合支护技术研究
软岩巷道综合支护技术研究摘要:软岩巷道综合支护技术是煤矿开采中使用比较广泛的技术类型,对于煤矿业的发展有着重要的影响。
本文主要就软岩软岩巷道综合支护技术进行了分析研究。
关键词:软岩;软岩巷道综合支护技术引言软岩是一种特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质。
软岩可分为地质软岩和工程软岩两大类别的概念。
地质软岩是指强度低于25MPa的结构松散、孔隙度大、节理发育、胶结度差及具有风化膨胀性的一类岩体的总称。
工程软岩是指由于工程力作用发生显著塑性变形的一类工程岩体的总称,其定义在强调软岩的软、弱、松、散等低强度特性的基础上,进一步重点强调软弱围岩所承载工程力的大小,即从软岩强度和其所承载工程力大小两个方面分析其对立统一关系,从而把握工程软岩的实质。
根据软岩特性的差异及产生显著塑性变形的机理,软岩可分为4大类,即膨胀性软岩、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩。
一、软岩巷道综合支护技术注意事项锚杆支护设计属于一个动态形式而非一次性完成的工作。
巷道锚固支护设计想要实现其安全性和合理性,就必须能够将支护设计过程中所提供的所有信息都充分考虑在内,比如有关巷道围岩状况调查结果以及物理力学评估数据等,刚开始的设计大都是以数值计算进行的,还包括井下日常的检查工作和专项监测以及信息的反馈与修正设计等【1】。
而且矿井的地质条件具有复杂性,变化多段,在具体的施工中一定要尤其重视地质条件发生变化时,需要对支护设计的相关参数做出及时的调整和修改,一定要特别注重锚杆的支护质量以及其受力的监测情况,如若发现问题,要及时给予解决。
二、软岩巷道综合支护技术分析1、注浆加固技术注浆是具有很强实用性、应用范围很广泛的底板加固技术。
它通常通过采用一定的压力手段,在岩层的孔隙注入某些能与围岩固结的浆液,从而增强岩体强度,使巷道围岩体形成稳定性高的新结构体,从而达到改善围岩物理力学性质的目的。
例如针对五阳矿76#-2厚煤层专用回风巷道底板经常发生大变形破坏的现象,通过研究厚煤层巷道底朦机制及控制理论,提出对厚煤层巷道底板进行中、深部加固的治理思想控制底朦,采用底板注浆加固措施。
软岩巷道支护技术研究
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
煤矿管理人员培训论文《水城矿业股份有限公司汪家寨煤矿软岩支护研究》学号:二0一三年7月25日水城矿业股份有限公司汪家寨煤矿软岩支护研究摘要:一直以来,巷道支护问题长期困绕着煤矿安全发展,特别是汪矿这样的老矿井,巷道系统比较复杂,使用年限长,巷道维护工程量较大,且随着矿井开采深度的不断增加,矿山压力逐步增大,尤其是在松软的11#层(C409)厚煤层(平均煤厚7.5m)及巷道修复中,支护问题更加突出。
汪家寨煤矿通过反复实践,摸索总结巷道锚网喷注的合理参数及支护工艺,改变了巷道的承压方式,有效地解决了长期影响矿井安全生产、制约生产能力发挥的关键问题,实现了矿井原煤产量的大幅度提升。
关键词:巷道;支护;锚索;喷注长期以来,巷道支护问题一直困绕着煤矿安全发展,特别是汪家寨煤矿具有40年开采历史的老矿井,巷道系统复杂、维护工程量大,随着矿井开采深度增加,矿压显现明显增大,尤其是在属于“三软”的11#煤层及主要进回风巷道修复中,支护问题更加突出,长期安排巷修队伍进行修复都无法满足安全生产需要,从而打乱了正常的生产秩序。
因此近几年来,汪家寨煤矿把巷道支护作为矿长工程,坚持“巷道不治、矿无宁日”的理念,把巷道治理作为矿井的安全技术管理的重要工作;通过将近4年时间的摸索实践,掌握了锚网喷注巷道支护的合理参数和施工流程,为破碎“三软”厚煤层巷道支护摸索总结了一套切合矿区实际的支护方式,从而达到了治理巷道、提高矿井安全管理水平、实现矿井生产能力大幅度提升,达到安全高效,高产稳产的目的。
一、矿井简介汪家寨煤矿位于六盘水市钟山区汪家寨镇境内,井田处于大河边向斜中段,井田范围走向长7.96km,倾斜宽2.5km,面积约19.8888km2。
矿井由斜井、平峒井两个独立的自然井组成,两井共用一个工业广场。
平峒井始建于1958年, 1970年7月1日移交生产。
斜井始建于1965年,1972年2月移交生产。
矿井原设计生产能力150万t/a,其中斜井90万t/a,平峒井60万t/a, 2004年矿井改建调整,设计生产能力为300万t/a,其中平峒井150万t/a,斜井150万t/a。
矿井核定生产能力为270万t/a,其中平峒井为150万t/a,斜井为120万t/a。
矿井采用平峒、斜井开拓方式,单水平上、下山开采,煤层群集中联合布置,采用走向长壁后退式采煤方法,薄及中厚煤层(1#层、7#层、8#层)采用综合机械化采煤工艺开采,厚煤层(11#层)采用综合机械化放顶煤工艺开采,全垮落管理顶板。
二、支护形式的变革汪家寨煤矿的巷道支护大致经历了4次时期:第1次为砌碹支护,即矿井在建设初期的井筒施工中,主要采用砌碹支护(汪家寨煤矿平硐始建于1958年,1961年停建,1965年11月重建,1970年7月移交生产,斜井始建于1965年,1972年2月移交生产。
)第2次为棚式支护,此阶段又大致经历了:木棚支护→水泥预制板支护→11#矿用工字钢梯形支护→“U”型钢可缩性支护过程。
木棚支护→水泥预制板支护从上世纪70年代一直到2001年为主要使用时期;11#矿用工字钢梯形支护→“U”型钢可缩性支护从上世纪70年代一直到2008年为主要使用时期(其中,2006年开始使用36“U”型钢可缩性支架)。
第3次为锚杆支护,即在上世纪70年代矿井就尝试了各种锚杆支护,比如钢丝绳浇灌锚杆、管缝锚杆、胀壳锚杆、木锚杆、树脂锚杆等支护方式,其中以管缝锚杆(上世纪90年代中期使用)及树脂锚杆(2002年使用,使用时辅以金属网、钢带、锚梁、衍架等)使用时间较长,但始终没有有效的解决矿井的巷道支护问题。
第4次为锚网喷注联合支护,2006年开始使用“U”钢可缩性支架+网+喷浆+注浆支护,2010年开始使用锚杆(索)+网+喷浆+注浆支护。
三、锚网喷注一体化联合支护提出背景在汪矿过去的支护形式中,多采用工字钢及U型钢支护,由于型钢支架是被动承压,只有在围岩破坏变形后,随着围岩破坏变形的增加,支架支护阻力逐渐增加,当支架承受不住巷道围岩弹性、塑性变形产生的载荷及围岩破坏松动产生的岩体重量时,就表现为支架变形,甚至翻转,维修不及时就会导致巷道冒顶,因此巷道在掘进及回采过程中需进行多次返修,维修费用居高不下。
在工作面回采过程中,替换支架困难,而且大量棚梁及棚腿极难回收,浪费极为严重。
随着煤矿锚杆支护技术的日趋成熟,我矿也采用了胀壳性锚杆、管缝锚杆、管缝锚杆配合树脂锚杆及树脂锚杆配合锚索、树脂锚杆(锚索)配合钢带等支护技术,但巷道施工一段时间后,围岩被风化,变得松软破碎、跨落,致使锚杆托板与岩面之间悬露,失去了锚杆的组合拱、悬吊梁、巷道围岩强化等作用,整个巷道逐步出现垮帮、漏顶现象,巷道破坏变形严重,被迫对巷道进行重复修复。
由于支护问题所导致的巷道修复周期短,矿井虽然投入了大量的人力、物力,失修状况依然严重,严重制约了矿井的安全生产。
为此,汪矿在长期的实践过程中,摸索出了一套实用于煤矿“三软”围岩的支护形式,即“锚网喷注一体化联合支护”。
四、锚网喷注一体化联合支护原理及操作要领1、锚网喷注原理锚网喷注联合支护,是用锚杆(锚索)将松软的直接顶板吊挂于其上的坚固的老顶上,或是用锚杆(锚索)将因巷道开挖而引起松动的岩石连接在松动区外的完整坚固岩体上,使松动的岩体悬挂在松动区外的完整坚固岩体上不致下滑;喷射混凝土以较高的速度射入因开挖而造成的节理裂隙,产生如同石墙灰缝一样的黏结作用,从而提高了岩体的黏聚力和内摩擦角,也就是提高了围岩的强度,同时喷射混凝土层封闭了围岩,能有效防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落;锚杆与喷射混凝土的联合作用,可以防止局部岩块的松动和垮落,从而加固并提高岩石拱的承载能力;在喷射混凝土之前敷设金属网,喷后成为钢筋混凝土层,提高喷层的整体性,改善喷层的抗拉性能,形成锚网喷注联合支护,能有效的支护松散破碎的松软岩层。
注浆则是利用专用设备将一定配比的水泥浆在一定的压力作用下,通过锚索(注浆)孔对围岩裂隙进行充填加固,使巷道周边围岩与钢筋网、锚索等形成一个整体,使巷道从变被动支护变为主动支护。
2、锚网喷注的实践(1)、锚网喷注试验过程汪家寨煤矿锚网喷注联合支护工艺开始于2006年底,先后在斜井1100技改,P41102里段运输巷、回风巷,X41103运输巷、回风巷等地点进行实践通过近4年的实践证明,效果良好,能较好的解决汪家寨煤矿的顶板支护问题。
2010年9月施工X41104回风巷,该巷道与X41102采空区运输巷相距13~16m沿空掘巷,开始200m采用长6.3m直径为15.24 mm的顶锚索配合2.5m 长的帮锚杆,托板为100mm×100 mm喷注浆工艺,巷道变形严重,施工仅两个月就进行返修,见图1。
图1 顶部小直径锚索配帮锚杆支护效果图后将顶锚索改为长8.3m直径为21.6 mm,取消帮锚杆采用6.3m锚索,并将托板为250mm×250 mm,并将锚索孔口扩至42mm长600mm深预埋4分400mm×150mm×150mm似“Z”字型铁管,用型号为K2335树脂约卷进行封孔,然后利用4分管对锚索钻孔中间部分进行全程锚固,同时对巷道围岩进行注浆,取消了以往按2.0m×2.0m间排拒单独施工注浆孔这一工序,见图2。
形成了锚网喷注一体化联合支护工艺技术,效果十分明显。
文章以X41104回风巷进行介绍。
图2 顶帮全锚索联合支护效果图(2)、巷道变形观测在采用锚网喷注一体化联合支护巷道中布置3个巷道变形测站,采用钢卷尺和测绳测量,在AB之间拉紧钢卷尺,在CD之间拉紧测绳,测读AB、CO值,测量精度要求达到mm。
COA BD巷道变形观测点布置图通过2个月对巷道观测结果表明,巷道两帮最大移近量为67mm,顶板最大下沉量为55mm。
矿未采用锚网喷注一体化联合支护地段,两帮变形量达455mm,顶板下沉量为350mm。
(3)、工作面概况X41104回风巷位于斜四采区北翼二片口,南至二片口运输石门,北至采区技术边界线。
该巷斜上方有X41102工作面采空区;顶部有X40702、X2019、X20110、X20112工作面采空区。
沿C409煤层底板掘进780m,总工程量约:883m,该巷在C409煤层中沿底板掘进,地表最大标高为2090米,最小标高为1980米,与地表最小高差为525m,最大高差为662m。
C409煤层顶板为深灰色泥质粉砂岩含丰富的动物化石,底板为粘土岩,往下为灰白色粘土质粉砂岩或细砂岩,底板为粘土粉砂岩,见图3。
地层柱状图图3 地层柱状图(4)、主要参数工艺流程技术要求①主要参数:巷道形状及尺寸:采用拱形断面施工;净宽4.5m,净高3.3m,巷道净断面为10.57m2,按机轨合一大断面设计施工。
见图4。
锚索:顶锚索长度8300m直径为21.6mm,间排距为1000 mm×800 mm;帮锚索长度4300mm 直径为15.24mm,间排距为800 mm×800 mm。
约卷:锚索每根用三节约卷约卷型号为K2840,规格为∮28mm×400mm钢筋网:规格为1400mm×900mm喷浆的砂浆配合比为:水泥:砂子=1:2.9(体积比),喷浆厚度为100 mm;注浆管规格:∮22mm×1800 mm,杆体中设∮6mm的孔,底排注浆管与巷道底板呈30o夹角下扎,其余注浆管均垂直于巷道轮廓线。
注浆管封孔采用K2335树脂锚固剂进行封孔,封孔长度不小于400mm,确保封孔质量。
封孔:采用树脂约卷进行端锚,再采用水泥浆把剩余的部分进行全部锚固,实现锚杆(索)的全长锚固,并对周围围岩裂隙进行封堵加固,以达到高强度、高预紧力的要求、在施工过程中,喷浆前需对锚索再预紧一次,这是非常关键的一道工艺。
②施工流程:采用预留围岩松动圈(巷道周边留300mm围岩松动圈)爆破成巷→手镐开挖成形→挂网锚索支护→安装注浆锚索→安托板并拉紧→初喷浆→复喷浆→注浆(压力要求2Mpa)→封孔③技术要求:施工:掘进工作面中巷道周边预留300mm围岩松动圈,以便手镐开挖成形减少放炮破坏巷道周边围岩,保证巷道成形;修复工作面则直接把巷道围岩的松动圈放掉成型后进行支护。
喷浆:巷道施工结束后立即进行初喷浆对巷道围岩进行封闭,喷浆厚度至少保证75 mm以上,以确保有效封闭围岩;要求初喷到迎头,确保围岩不风化,喷浆后及时注浆,使巷道顶帮围岩及时胶结成一个整体,形成有效的组合拱。
注浆:注浆顺序,打注浆管眼→安装注浆管→封孔→喷浆→注浆;采用水泥单一泵,水泥采用425#普通硅酸盐水泥,水泥和水的配合比为=1.4:1,注浆期间,先注两帮底眼,再按从帮到顶的顺序逐根进行注浆,注浆终孔压力设计为2Mpa,根据现场注浆量可适当调整注浆终压,但最大不超过4Mpa。