深部高应力软岩巷道破坏机理与支护技术

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深部软岩巷道支护研究

软岩巷道的变形破坏特性不仅受围岩的力学性质影响而且受巷遭所处的地应力环境和工程因素控制。软岩工程是一门实践性、经验性很强的科学技术。
严重者可封堵整个巷道。从变形破坏来看，岩体以挤出大变形为主，有巷道侧帮的张拉挤出破坏，有巷道顶板挤出下沉，也有巷道的强烈底鼓。
持续时间很长，具有明显的时间效应。如果不采取有效的支护措施，围岩变形的
急剧增大，势必导致巷道的失稳破坏。
实践的高度而发展起来的。１，深部商应力软岩巷道支护存在的主要问愿深部软岩巷道支护问题，尤其是深部复杂软岩回采巷道的支护问题，是矿业工程中的一大顽疾。以往对深部软岩巷道的控制问题，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）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。（２）支护对策。深部软岩巷道与一般软岩巷道变形破坏特征不同，应采取适应于深部软岩的支护对策。（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，再加上目前很少有深部高应力软岩巷道支护成功事例，无法进行工程类比。

深部软岩巷道变形特性及其控制支护技术研究

。
念，究确定了深部复杂软岩巷道稳定性控制的合理支护方案监测数据和分析结果表明，确定的软岩巷道的研所稳定・．制方案是合理、效的，以保证深部复杂软岩巷道的长期稳定性。Ｐ控ｔ有可关键词：部开采；岩巷道；形破坏特征；深软变变形破坏机理；定性控制稳中图分类号：３５ＴＤ２文献标志码：Ａ文章编号：６２３６（００００８０１７ — ７７２１）４００７ ¨ ｊ。
ＡｂｔａｔＴｈｉｐｒｐｅｅｅｙｔｍａｉｎｄｃｍｐｒｈｅｓｖｅｓｕｄｎｔａｎｐｏｅｓａｏｕｈｅｃｒｃｅｉｔｃｓｒｃ：ｓｐａｅｒｓｎｔｄａｓｓｅｔｃａｏｅｎｉｔｙｏｈｅｍｉｒｂｌｍｂｔｔｈａａｔｒｓｉｓ０ｅｏｒａｉｎｄｆｉｕｒｏｓｔｏｋｒａｆｄｆｍｔｏｎａａｌｅｆｏｆｒｃｏｄｗａ，ｔｅｙｓｈｍｅｈｎｉｍｓｏｆｄｅｏｒａｉｎａｎａｌｅｆｕｒｎｄｎｒｃｃａｓｆｍｔｏｄｆｉｕｒｏｓｒｏｕｉｇｏｋｓ
ＤｅｏｍａｉｎＣｈｒｃｅｉｔｃｆＳｆｃａｗａｎｆｒｔｏａａｔｒｓｉｓｏｏｔＲｏｋＲｏｄｙｉＤｅｐＭｉｅｎｕｐｒｉｇＣｏｔｏｃｏｏｙｅｎｓａｄＳｐｏｔｎｎｒｌＴｅｈｎｌｇＬｈｎＢＦｕｌ，ＮＧａｇ，ＡＮ（ｕｈａｇＩＱｕｓｅｇ，Ｏ —ｉＤＩＸｉｙｎＷ；Ｊｎｓｕｎ

高地应力软岩巷道支护技术研究与实践

煤
炭
工
程
２１第４期００年
煮鹄瘴力聱零避辜妒技术研究与寥践
张士同，张庆和
（莱芜市万祥矿业有限公司潘西煤矿，山东莱芜２１０）７７１
摘
要：随着矿井开采深度增加，巷道开挖后变形加快，变形量加大、维修费用增加，不
措施。
关键词：高地应力；软岩巷道；支护技术
中图分类号：Ｔ３３Ｄ５
文献标识码：Ｂ
文章编号：１７ — ９９２１）４０３－３６１０５（０００－０２０
生显著的塑性变形和流变。
随着开采深度的增加和锚杆支护技术的推广应用，潘
组断层，其中最大断层Ｆ２落差３３— ５～６ｍ；穿过的岩层０有煤９、煤８、一灰、煤７、煤５（部分层）局、煤４、煤３（局部分层）、粉砂岩、泥质粉砂岩、薄层粗砂岩、细砂岩、砂质页岩、砂质泥岩等，岩石松软、破碎、易垮落，尤其
７０ｍ ×７０ｍ；锚索为１．ｍ ×６０ｍｍ，排距为０ｒａ０ｍ７８ｍ００２０ｍ４０ｍ，每排３根，拱顶、两肩窝各１，每根锚索采用根三支ＭＫ８５０型树脂锚同剂同定。使用￣ｍ钢筋焊Ｓ２／０Ｉ￣ｍ网，混凝土为Ｃ０２，喷厚为１０ｍ。５ｍ采用一掘一喷，即爆破后初喷做临时支护，初喷３０—
等技术措施，效果较为理想。

深井软岩巷道支护技术研究

当代化工研究99Modern Chemical Research丿丿2019•06技术应用与研究深井软岩巷道支护技术研究*刘廷（汾西矿业正佳煤业有限责任公司山西041399）摘要：正佳煤矿巷道围岩属于软岩巷道，巷道掘进支护后围岩变形量大，且难以控制，基于此，笔者在对巷道破坏影响因素分析的基础上，对矿井的软岩巷道支护方案进行了设计，并对巷道支护效果进行监测分析，结果表明：采用锚网索喷支护+底板采用注浆锚杆联合支护方式进行巷道支护在控制围岩变形和治理软岩巷道底臓等方面具有良好的效果”关键词：煤矿；软岩巷道；底鼓；围岩控制中图分类号：T文献标识码：AStudy on Support Technology of Soft Rock Roadway in Deep MineLiu Ting(Fenxi Mining Zhengjia Coal Industry CO.,LTD.,Shanxi,041399)Abstracts The surrounding rock of Z hengjia Coal Mine roadway belongs to soft rock roadway,and the deformation of s urrounding rock after roadway excavation and support is large and difficult to control.Based on the analysis of i nfluencing f actors of r oadway damage,the author designs the supporting scheme of s oft rock roadway in mine,and monitors and analyses the supporting effect of r oadway.The roadway support with bolt-mesh-cable-shotcrete support and f loor combined with grouting-bolt support has good effect in controlling surrounding rock deformation and controlling floor heave of s oft rock roadway.Key words：coal mine；soft rock roadway；floor heave\surrounding rock control1•矿井概况正佳煤矿巷道围岩属于I类软岩，矿井主采的煤层为3号煤层，埋藏深度在600〜800m之间，平均深度在700m,矿井属于深部开采矿井，地应力较高。

高应力软岩巷道破坏机理及其支护理论研究

引言
度梯度和附加应力，围岩产生离层，使导致深部巷道围岩稳定性
作业环境恶化、生产成本急剧增加，对深随着我国经济的迅猛发展，近年来我国煤炭需求量和煤炭产控制与支护的难度加大、部资源开采提出了一系列严峻挑战。文中主要针对深部高应力量日益增长。２００４年原煤产量为１．６亿ｔ２０年为２．亿ｔ９５，０５１１，对深部预测２０年达到２亿ｔ并在今后相当长一段时间内仍需保证软岩巷道的破坏机理及其理论研究现状做了综合性阐述，０６２，煤炭的高产稳产。我国预测的煤炭资源总量约５９亿ｔ其中，０５２，
高应力软岩巷道破坏机理及其支护理论研究
王如秋
摘要：阐述了高应力软岩巷道的破坏机理，论述了其支护理论研究的现状，并对今后深部软岩巷道支护的发展方向进
行了展望，给巷道支护的理论研究发展和工程实践提供了一定的指导。
关键词：应力，道，பைடு நூலகம்护高巷支中图分类号：４７ＴＵ５文献标识码：Ａ
３０ｏ
加固层的沉降量，对减小下卧层沉降量作用并不明显。当置换率达到一定值时，固层沉降量、卧层沉降量和整个复合地基的加下沉降量减小幅度就不很明显。２增加桩长则加固层的沉降有所）增加，但远小于下卧层沉降的减小幅度，整个复合地基的沉降量减小，通过增加桩长来控制变形、少软土地基的沉降量效果比减较明显。３当桩身刚度小于某一值时，）随桩身刚度的增加，固加层沉降减小的比较大，而下卧层沉降减小的较小，是整个复合但地基沉降量减小的比较大，能起到较明显的加固效果。

深部矿井软岩巷道布置及支护技术研究

深部矿井软岩巷道布置及支护技术研究摘要：大采深矿井最大的特点就是矿压大，地质条件复杂，支护难度大，特别是对于深部软岩巷道的支护，一直是近年来煤矿技术工作者研究的重点。

软围岩强度和稳定性较差，在开采扰动和较大的矿压作用下易发生变形和破碎，巷道维护工作量很大，对深井煤矿开采带来了很大影响。

生产实践证明，对于大采深软岩巷道，某种单一的支护方式是难以起到有效支护作用的。

对此应采取“锚、网、索、喷”联合支护的方式，以维持大埋深巷道掘进软围岩的稳定。

关键词：深部矿井；软岩巷道；布置；支护软岩是地质岩体的中的一部分，是特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质。

按照软岩的自然特性和工程力学作用下的变形机理，软岩可分为以下几类：即节理化软岩、高应力软岩、膨胀性软岩和复合型软岩。

相比于硬岩，软岩具有更强的可塑性、膨胀性、崩解性、流变性和易扰动性特征，软岩不仅质地松软、强度低，而且易于受到风、水、开采扰动等因素的影响而发生软化、膨胀、裂隙和变形，物理特性不稳定。

软岩的以上特性给软岩巷道的掘进和支护带来了很大的困难，特别是在大采深、高地应力的作用下，巷道围岩易产生失稳变形，掘进期间易出现冒顶和片帮。

1软岩的工程特性1.1软岩的力学属性软岩中泥质矿物成分和结构面决定了软岩的力学特性。

显示出可塑性、膨胀性、崩解性、流变性和易扰动性的特点。

软岩的膨胀性质是在物理、化学、力学等因素的作用下，产生体积变化的现象，其膨胀机理有：内部膨胀、外部膨胀和应力扩容膨胀三种。

工程中的软岩膨胀为复合膨胀形式。

1.2软岩的临界载荷随着应力水平的提高，特别是围压的增大，岩石产生的塑性变形明显增加，使得在低应力水平下表现为硬岩特性的岩石，在提高了应力水平下显示出显著的塑性变形。

1.3软岩的临界深度与软化临界荷载相对应，岩石亦存在着一个软化临界深度。

对给定矿区，软化临界深度也是一个客观量。

当地下工程埋深大于软化临界深度时，围岩出现大变形，大地压和难支护现象；当地下工程埋深小于该临界深度时，则围岩的大变形，大地压现象消失，巷道支护容易。

软岩巷道的破坏机理与控制

软岩巷道的破坏机理与控制李乃頔(安徽理工大学土木建筑学院ꎬ安徽㊀淮南㊀２３２００１)收稿日期:２０１８－０４－２７作者简介:李乃頔(１９９４－)ꎬ男ꎬ江苏徐州人ꎬ硕士研究生ꎬ主要研究方向:岩土工程ꎮ摘㊀要:在工程实践中ꎬ巷道施工发生变形破坏的现象十分常见ꎬ尤其是在深井软岩巷道中更为频繁和突出ꎮ越来越深的采深ꎬ采动压力以及越来越复杂的围岩地质情况ꎬ不仅加大了挖掘难度ꎬ而且为巷道安全质量带来了十分大的隐患ꎬ为确保巷道环境安全稳定ꎬ专家学者们也做了大量研究ꎬ几十年来也取得了丰硕的成果ꎮ本文主要介绍了一些常见的软岩巷道破坏机理和工程常用支护和控制稳定的方法ꎬ在保证巷道环境安全稳定的前提下选择最合理的施工方法ꎬ满足井下设备基础正常使用ꎬ减少二次支护合理降低造价ꎮ关键词:软岩巷道ꎻ破坏机理ꎻ稳定ꎻ支护方式中图分类号:ＴＤ３５３文献标志码:Ａ文章编号:１６７２－４０１１(２０１８)１０－００９０－０２ＤＯＩ:１０３９６９/ｊｉｓｓｎ１６７２－４０１１２０１８１００４６ＤｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＳｏｆｔＲｏｃｋＲｏａｄｗａｙｓＬＩＮａｉｄｉ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅꎬＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨｕａｉｎａｎ２３２００１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅꎬｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｒｏａｄｗａｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｓｖｅｒｙｃｏｍｍｏｎꎬｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅｓｏｆｔｒｏｃｋｔｕｎｎｅｌｓｏｆｄｅｅｐｗｅｌｌｓ.Ｄｅｅｐｅｒａｎｄｄｅｅｐｅｒｍｉｎｉｎｇꎬｍｉｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｎｏｔｏｎｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｏｆｄｉｇｇｉｎｇꎬｂｕｔａｌｓｏｂｒｉｎｇｇｒｅａｔｈｉｄｄｅｎｄａｎｇｅｒｓｔｏｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙ.ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬｅｘｐｅｒｔｓａｎｄｓｃｈｏｌａｒｓＷｅｈａｖｅａｌｓｏｄｏｎｅａｌｏｔｏｆｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｃｈｉｅｖｅｄｆｒｕｉｔｆｕｌｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｄｅｃａｄｅｓ.Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｏｍｅｃｏｍｍｏｎｓｏｆｔｒｏｃｋｒｏａｄｗａｙｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄ.Ｕｎｄｅｒｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｅｎｓｕｒｉｎｇｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬｔｈｅｍｏｓｔｒｅａｓｏｎａｂｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｏｒｍａｌｕｓｅｏｆｔｈｅｄｏｗｎｈｏｌｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｕｎｄａｔｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｂｒａｎｃｈ.Ｓａｆｅｇｕａｒｄｉｎｇｒｅａｓｏｎａｂｌｅｃｏｓｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｏｆｔｒｏｃｋｒｏａｄｗａｙꎻｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍꎻｓｔａｂｉｌｉｔｙꎻｓｕｐｐｏｒｔｍｅｔｈｏｄ１㊀软岩巷道常见的破坏现象巷道变形破坏的特性有顶板下沉㊁变形㊁扩容㊁冒顶ꎻ两帮变形㊁收敛㊁扩容㊁位移ꎻ底板变形破坏㊁底臌ꎮ复杂应力区会引起巷道位置发生时空变化㊁偏移走向㊁倾向㊁倾角等破坏形式ꎮ这些复杂的破坏形式给巷道的安全稳定㊁生产带来了一系列的影响ꎮ引起巷道发生变形的原因是多方面的ꎬ总体来说有三大决定因素ꎻ①地应力ꎻ②岩性ꎻ③支护强度ꎮ埋深巷道中地应力与深度呈线性关系ꎬ地应力随着开采深度的增大而增大ꎬ地应力也是造成工程事故发生最主要的因素ꎻ由于采动而形成的采动应力也会造成巷道破坏ꎻ当巷道布置过于集中ꎬ形成应力相互叠加的巷道群时ꎬ围岩也易发生破坏ꎮ一般来说ꎬ硬岩的强度较高ꎬ通常做一次支护便可以较好地控制变形ꎬ但软岩的物理力学性质十分复杂ꎬ膨胀性泥岩遇风㊁遇水㊁震动等都极易造成围岩破坏与变形ꎮ支护类型分为刚性支护㊁柔性支护㊁加固支护ꎮ支护方式有砌碹支护㊁棚户支护㊁喷锚㊁注浆等ꎬ支护强度与巷道变形相耦合才能有效地控制变形ꎮ２㊀软岩巷道破坏产生的原因在深井软岩巷道中ꎬ顶板下沉㊁两帮收敛㊁片帮内移㊁底臌导致巷道断面的形变ꎬ带来大量的维修工作ꎬ增加巷道维护费用ꎬ严重影响着矿井的安全与生产ꎮ由于软岩的独特性质以及深度增加而带来的采动影响ꎬ导致各类巷道破坏的原因都不相同ꎬ所以到目前为止仍有许多问题需要进一步探索与研究ꎮ２.１㊀软弱岩层的物理原因软岩一般由固相㊁液相㊁气相三相组成ꎮ其中ꎬ大小不一ꎬ形状不同的固体颗粒按照不规则的排列组合方式聚集构成了软岩的骨架部分ꎬ经过漫长的时间通过与其余两相物质相互作用ꎬ最终形成了软弱岩层ꎮ构成固相部分的颗粒实际上是矿物颗粒ꎬ主要分为:①原生矿物ꎻ②次生矿物ꎻ③有机质ꎬ其中原生矿物是由岩石风化㊁沉积成岩而形成的软岩ꎬ形成的软岩会保留风化前母岩中的矿物成分ꎬ其特性也各不相同ꎬ比如云母类矿物白云母㊁氧化类矿物石英㊁极易风化的硫化物类矿物等ꎮ次生矿物是由原生矿物在一定条件下进一步风化㊁分解而形成更细的矿物ꎮ其中黏土矿物是构成软弱岩层的重要组成部分ꎬ主要有蒙脱石㊁伊利石㊁高岭石等ꎮ有机质是通过动植物在微生物分解的情况下而形成的亲水性极强的矿物ꎬ对软岩的影响很大ꎮ总之ꎬ矿物成分的固有特性影响着软岩的地质情况ꎮ２.２㊀软弱岩层的力学特性２.２.１㊀可塑性可塑性指软岩经过外力作用之后无法恢复的塑性变形ꎮ不同应力的软岩有着不同的可塑性机理ꎮ低应力软岩一般是泥岩遇水软化甚至液化ꎮ高应力软岩是根据亲水性和结构面共同引起的ꎬ因其机理较为复杂ꎬ所以目前为止研究甚少ꎮ节理化软岩是根据其结构面变化而引起的ꎬ与吸水性没有关系ꎮ２.２.２㊀膨胀性膨胀性是指软岩在水或外力作用下发生膨胀的现象ꎮ内部膨胀是指水分子进入矿物元素层间而发生的膨胀ꎮ外部膨胀是指水分子在颗粒之间发生的膨胀变形ꎬ扩容膨胀是０９指受力后体积因裂隙扩大而发生的变形ꎮ２.２.３㊀崩解性不同应力的软岩对应的崩解机理也各不相同ꎮ低应力软岩因遇水软化造成裂隙变形而导致应力不均ꎬ从而发生崩解现象ꎬ高应力软岩和节理化软岩因在受力作用下发生局部应力不均而发生崩解现象ꎮ２.２.４㊀流变性在荷载作用下ꎬ随着时间的变化而发生的应变称之为蠕变ꎮ在应变不变的前提下ꎬ应力随时间的变化而减小称之为松弛ꎮ蠕变和松弛现象都是软岩具有流变性的具体体现ꎮ２.３㊀软弱岩层的水理作用巷道底板积水是煤矿生产最常见的现象之一ꎬ岩层浸水后强度降低ꎬ当软岩以高岭石㊁伊利石为主的黏土矿物岩层时ꎬ浸水后还会泥化崩解甚至液化ꎬ直至丧失强度ꎮ巷道底板裂隙浸水从而使水进入底板内部致使裂隙扩大ꎬ加速丧失底板围岩强度ꎮ３㊀软岩巷道破坏的有效控制３.１㊀软岩巷道锚喷支护(新奥法)在巷道开挖过程中ꎬ由地应力引起的围岩应力总是使开挖空间径向变形ꎮ喷锚支护就是在开挖后及时地向围岩喷射５~２０ｃｍ厚的混凝土ꎬ必要时再设立锚杆以达到控制变形的目的ꎮ由于开挖洞室后及时喷锚ꎬ混凝土可以与围岩紧密贴合ꎬ并且其本身具有柔性特性ꎬ所以充分利用了其材料性能ꎬ使围岩既能变形又能很好地控制ꎬ使锚杆㊁混凝土㊁围岩三者稳定地受力工作ꎮ这也是与刚性支撑只能被动承受力的最大区别ꎮ但是由于围岩的强度各不相同ꎬ因此锚杆设计也会有所差别ꎮ现根据围岩可分为以下四类ꎮ３.１.１㊀整体围岩整体围岩强度高㊁整体性好㊁围岩裂隙少ꎮ这类围岩开挖过后可以保持其自身稳定ꎬ无需锚杆支撑ꎬ将围岩表面打磨平整后喷射３~５ｃｍ混凝土即可ꎮ３.１.２㊀块状围岩块状围岩强度高ꎬ但整体性差ꎮ这类围岩开挖过后强度可保持自身稳定ꎬ但因整体性差ꎬ巷道内部时常会有岩石掉落ꎬ所以开挖过后需及时喷射混凝土保证其稳定性ꎬ防止裂隙发育致使更多岩石掉落ꎬ必要时可配合锚杆支撑ꎮ３.１.３㊀层状围岩层状围岩的岩体内有一组结构面特别发育ꎮ开挖过程中不易成拱形ꎬ若不加固则会大大减少其抗弯性能逐渐破坏ꎮ对于层状围岩ꎬ应以锚杆为主要支护手段ꎮ用锚杆把各岩层连接在一起可大幅度增加顶板的抗弯性能ꎮ３.１.４㊀软弱岩层软弱岩层强度低㊁整体性差㊁裂隙结构面发育ꎮ难以保持稳定ꎮ开挖后需及时喷射混凝土ꎬ防止围岩表面掉落ꎬ通过成组有规律地布置径向锚杆来提高岩体强度和稳定性ꎮ如遇到上方荷载较大ꎬ以上方法不足以抵抗变形时ꎬ则使用锚杆喷进行一次支护ꎬ待能量释放后进行第二次支护ꎬ选择合适的支护时间和强度是这个方法的关键ꎮ３.２㊀软岩巷道钢结构支护３.２.１㊀工字钢支护工字钢翼缘宽㊁腹板厚㊁稳定性好㊁抗弯能力强㊁使用灵活ꎬ可以应对井下围岩复杂的应力ꎮ工程中常使用９号㊁１１号㊁１２号三种规格ꎮ与一般型钢比其成本低㊁精度高㊁残余应力小ꎮ与混凝土相比工字钢可增大使用面积ꎬ减少自重带来的二次破坏ꎬ充分发挥其力学特点使巷道稳定ꎮ３.２.２㊀Ｕ型钢可缩性支护Ｕ型钢刚度大㊁支撑效果好㊁安装灵活方便ꎬＵ型钢比工字钢承载能力更强ꎬＵ型钢可提供较大的变形量和承载力ꎬ但它无法使围岩充分发挥其自承能力的特点ꎬ并且其造价较高ꎬ需经常维护ꎮ３.２.３㊀其他支护钢材除了工字钢和Ｕ型钢ꎬ矿井常用支护钢材还有扁钢角钢以及带钢等ꎮ卡揽是支架接头处的连接件ꎬ它会直接影响支架的稳定ꎮ底梁连接板可以使两根底梁搭接成一根ꎬ有效地支撑巷道底板ꎮ钢背板可以均匀地分散围岩压力以及防止块石掉落ꎮ钢支撑在巷道施工过程中可以充分发挥刚度大㊁稳定性强㊁灵活多变等特点ꎬ使安全系数显著提高ꎬ巷道布置支护形式更加合理化ꎮ３.３㊀锚注支护对于普通支护无法维护围岩稳定的巷道中ꎬ为确保安全施工ꎬ杜绝安全隐患ꎬ可使用锚注技术施工ꎮ在开掘开采空区之前ꎬ通过锚杆向开采区打设空心锚杆ꎬ将浆液扩散至岩体内使松散的围岩提高强度ꎬ提高整体化ꎬ增加内摩擦角和内聚力ꎬ为后期掘进创造良好的施工条件ꎮ４㊀结㊀论深井巷道普遍处于高地压㊁高地温的环境ꎬ地质环境复杂ꎬ支护困难ꎮ本文主要阐述了巷道工程中破坏的主要原因ꎬ还有一些常见的支护方式ꎮ长期以来巷道支护一直是矿井工程的技术难题ꎬ经过国内外专家学者的不懈努力ꎬ取得了众多学术成果ꎬ为整个巷道工程也指明了研究方向ꎬ但因井下地质条件复杂多变ꎬ工程支护也不能墨守常规ꎬ灵活多变是巷道支护工程的特点ꎬ在探索未知复杂的工程仍需不断努力ꎬ不断丰富巷道支护工程的研究史ꎮ[ＩＤ:００６７０７]参考文献:[１]㊀何满潮.中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指南[Ｍ].北京:科学出版社ꎬ２００４.[２]㊀李绍春ꎬ李仲辉.跨采软岩巷道支护技术[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０００ꎬ２８(１０):１－３.[３]㊀王焕文ꎬ王继良.锚喷支护[Ｍ].北京:煤炭工业出版社ꎬ１９８９.[４]㊀刘建庄ꎬ张农ꎬ郑西贵ꎬ等.Ｕ型钢支架偏纵向受力及屈曲破坏分析[Ｊ].煤炭学报ꎬ２０１１ꎬ３６(１０):４８－５２.[５]㊀郭健卿.软岩控制理论与应用[Ｍ].北京:冶金工业出版社ꎬ２０１１.[６]㊀康红普.软岩巷道底臌的防治[Ｍ].北京:煤炭工业出版社ꎬ１９９３.１９。

车集煤矿深部高应力软岩巷道扩修支护技术

前为防ห้องสมุดไป่ตู้顶板出现掉矸，提前在迎头前两棚梁中间打设一排管缝锚杆超前加固顶板。沿顶部巷道方向
的轮廓线每３０ｍ沿掘进方向以１。右仰角打０ｍ、０左
修后巷道断面为拱形，棚后巷道高度为３８０架５ｍｍ，度为４５０ｍ巷道净断面不小于１．宽０ｍ，５２ｍ。
要取决于采动影响。煤层开采以后，巷道上部岩层重量将向其周围新的支撑点转移，形成支撑压力带。（）３应力分布。煤层开采不仅在回采空间周围煤体上造成应力集中，还会向底板深部传递，在底板
侯华营（９７）男，１８一，助理工程师，７６０河南省永城市。４６０
布置一排，帮腰线上１ｍ及腰线下０５１各布置两．ＩＴ
后注浆的复合支护技术，工程实践表明，支护方案效果良好，保了工程质量，该确有效控制了巷道变
形，满足了矿井通风的需求。关键词地应力软岩巷道扩修复合支护
车集煤矿现已投产１０余ａ井田面积６．，１４
２２１锚杆支护．．扩修后全断面及时采用管缝锚杆支护，管缝锚
杆规格为６３ｍｍ ×１８０ｍｍ，４０间排距为７０ｍｍｘ０
７０ｍｍ。０
１９３
总第５１２期
现代矿业
２１０２年９月第９期

深部软岩巷道底鼓破坏机理及支护对策

术难题。
支护阻力／ＭＰａ
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１软岩巷道底鼓机理
软岩巷道底鼓是复杂的物理力学过程，与软岩
的物理、力学特性，以及围岩应力状态和工程环境条件有关。膨胀岩是指与水的物理化学反应有关的随时间而发生体积增大的岩石，主要是黏土岩，其矿物
矿井四水平新副井井底空车线巷道于２００３年
变形量与底鼓量影响最大。和底板围岩塑性区大，帮破碎区也大，由此而产生的围岩塑性变形，塑性流黏
７月２日开始施工，用锚杆、索、属网、４采锚金喷射砼联合支护的方式。２００５年７月２日破密闭墙时４发现，由于受围岩地质条件和安装期间水淹的影响，
２２锚网耦合加固巷道两帮．
、
辍
随着开采深度的增加，硬岩矿井会向软岩矿井转化，一般巷道到达深部以后也会转变成软岩巷道，围岩强度通常较浅部巷道围岩强度低。特别像新安煤矿此类高应力膨胀性软岩，在开巷后二次应力的
２１第４期００年
Ｎｏ４．２００１
煤
炭
科
技
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Ｃ０ＡＬＳＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＣＩＭＡＧＡＺＩＮＥ
文章编号：０８３３（００） — ０１０１０ — ７１２１００９ — ２４

深部软岩高应力回采巷道支护技术的研究与实践

锚杆用 1 个药卷，顶锚杆规格 1. s m x 中 mm、 6 1 帮
旋锚杆顶锚杆规格1.smx o1 mm、 6 帮锚杆规格1. 6m又 16mm，中加钢带(宽0， 20)加网(中 m 、 14m 0.09 x o。 m)施工 3 m，螺旋锚杆顶锚杆规格 1.sm 9 0 0 4、
x 中 mm、锚杆规格 1. 6m x 中 mm 加网 6 1 帮 6 1
I .2 围岩特征
3)巷道围岩受到开采等外力影响，作用于其上顶应力大于煤、岩本身抗压强度故而呈塑性变形状态，而随着巷道深度的增加，地应力也增加，因此呈现不稳定的塑性体。 2 . 锚杆、锚索支护技术 2. 1 改善305 区段3002 分层工作面支护形
式分析
巷道处于原岩地应力高应力区，大雁矿区位于伊一霍断裂间断折位点附近，在区域地质动力场的压扭作用下，在伊一霍断裂间断折位点附近区域产生高应力区，同时还处于海拉尔断裂和伊敏断裂尖
锚杆规格 1. 6mx 中 16mm，加钢带(宽0，加)加网 (。 mm、 9 XO.0 m)施工18 m，同时采用螺 4 1 0.0 9 0 3、
(① 14mm、 09 只 0. 0.ogm)施工gom，并进行观测研究，其结果如表1、表2。
表1
40 一98d( 功m) 垂直水平
2 90
一。同
中图分类号:TD355.9 文献标志码:B 文章编号: 1008 一 0155(2006)05 一 00101- 03
大雁煤业公司二矿设计生产能力 150 万吨/ 年，现已采到二水平十250 水平，以二矿二水平
30#2 分层305 区段综采工作面为例，工作面回采
巷道没等圈完、移交，就开始前掘后翻，回采时边采边翻，已严重影响到安全生产，是大雁煤业公司二矿巷道支护的一大难题。因此研究与探索二矿深

深井巷道围岩破坏机理研究与支护技术

此外，巷道埋藏深度增加，使地温升高。而温度升高会促使岩石由脆性向塑性转化，容易使巷道围岩也
产生塑性变形。（）５岩层倾角。岩层倾角不同，道受压强度和方巷
向不同，巷道变形与破坏的特征不同。通常在缓倾或
水平岩层中的巷道，板多出现对称性下沉，两帮变顶而形均匀。在倾斜或急倾斜岩层中的巷道则常出现非对称式变形与破坏，两帮变形比顶板变形量大。且
图１移近量与深度的关系１深部巷道变形与破坏机理分析
１１自然因素．
间的增长变形也会缓慢增加。当岩石流变到一定程度时，围岩原有的承载结构被破坏，巷道变形随之加剧。
１２开采技术因素．
（）１围岩性质。随着开采深度的增大，围岩呈现软岩性质，围岩应力的增长影响更大。观测表明，在
特别是当围岩强度＜２Ｍａ，０Ｐ时巷道埋深对其围岩变
（）２巷道爆破方式。采用钻眼爆破破岩，爆轰波对围岩具有一定的破坏作用。尤其对软岩，放炮产生的爆轰波，可使围岩产生深１５．ｍ的松动圈，直接破坏了
围岩的整体结构，降低了围岩的强度。
深井破坏机理围岩Ａ文章编号１０一￣ｏ（ｏ８ｏ～一０５ｌ２ｏ）ｌ
而且严重制约了矿井生产接续。协庄矿通过对深井巷道变形与破坏机理分析，出了切实有效的对策，提取得了较好的防治效果。
关键词中图分类号Ｔ３Ｄ１文献标识码

软岩巷道变形破坏机理与支护技术

损坏。最为严重的是北翼采区５２０ｍ轨道运输石
门、回风石门、回风下山，巷道施工后短期内出现底鼓变形，１年内进行４次维修勉强保证正常生产。许多正在施工的巷道还未投入使用已有明显的矿山
蒙脱石等亲水矿物，遇水后极易泥化、膨胀、崩解，强
度及支承能力进一步下降，导致已施工和正在施工
的巷道出现严重底鼓和两帮变形。。
１试验巷道生产地质条件
宝鸡秦源煤业有限公司作为徐州矿务集团主力生产矿井，于２００６年６月正式投产，核定生产能力１．４Ｍｔ／ａ。矿井采用斜井单水平上下山开拓方式，水平标高为＋５２０ｍ，井底车场及硐室、水平大巷、采区主要巷道均布置在煤层底板或煤层中。井田位于黄陇煤田永陇矿区，主采侏罗纪延安组中段２煤层。煤层厚０～１７ｍ，倾角１８。～４２。。
中图分类号：ＴＤ３５３文献标志码：Ｂ文章编号：１００３— ０５０６（２０１３）０６— ００７５— ０３
软岩巷道大范围严重变形损坏，会造成大量人
表１巷道顶底板围岩矿物相对含量
２０１３年第６期
中州煤炭
总第２坏机理与支护技术

高应力软岩巷道变形特点及支护失效机理的分析

图１曲江煤巷支护特点（、、仓、分别表示位移方向）
上ห้องสมุดไป่ตู้岩层应力
锚索受挤压，往外突出。由于煤体松散，在侧帮中下部，以帮脚处垮冒最为严重；另外，在煤帮中上部至帮角范围内也是松垮较为严重的主要位置之一，有时整个帮部均出现强烈的垮冒和掏空等现象。１４锚喷层的水泥混凝土易开裂和剥落，受上覆岩层的压垮，一些
关键词：高应力；垂直主应力；水平主应力；软岩
一
１在对曲江矿井的深部高地应力变形巷道进行实地调查后。总结曲江矿井的高应力软岩巷道的变形特点１．１复合型顶板整体下沉严重，这种变形特征主要表现为顶板中央岩体破坏严重，支护结构特别是槽钢被压弯，甚至扭曲，而且中央锚索和锚杆会随着岩层的整体下沉而下降。当巷道发生较大下沉时，锚索、锚杆、钢筋网甚至槽钢就会遭到部分或完全失效而破坏。１＿２底鼓比较明显，可以直接观察到巷道底部直接向中间拱起。严重的底鼓现象会导致巷道顶底板移近量大，继而引起两帮脚底处移近，使整个巷道的断面缩小，并引起其他类型的破坏。１．３两帮煤体松散易垮，有些巷道两帮垮落，岩体内安装的锚杆和
已经离层的岩体压在锚喷的金属网上，随着时间的推移，锚喷层的混凝土或逐渐掉落，加之井下的环境比较潮湿，使部分裸露的金属网生锈，
断裂。２分析造成巷道支护失效的原因可能有以下几个方面２．１顶板的锚杆和锚索很难发挥作用
曲江Ｂ４煤层的直接顶板为厚大复合型岩层，其主要成分是破碎而强度小的泥岩（厚度在７０００一ｌＯ０００ｍｍ），所以，顶板的锚索（顶板锚索

深部高应力软岩巷道锚注支护技术研究

。
进入深部开采以后．许多原来认为是硬岩的矿井也都部分或全部进入软岩状态。常规的锚喷支护、ｕ型钢支架等难以控制深部高应力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载圈厚度小。常规支护多采用端锚锚杆．其所形成的
随着大规模的矿山开采深度的加大．深部高应力软岩巷道支护问题目益突出，如淮北、淮南、龙口、徐州、铁法、肥城、枣庄等地区的矿区 Ⅲ 深部高应力极软岩巷道一般具有：（１）巷道埋深大、受采动影响或构造应力大；（２）围岩松软破碎、流变性大；（３）来压时间快、初期变形量大、持续时间长；围岩遇水易于崩解、强度急剧降低等特点。而砌碹、金属支架等均属于被动支护．若仅依靠支护本身强度．很难承受高地应力的作用。但因锚固的岩体为一些破碎或松散岩体，围岩的可锚性较差，锚杆、锚索也很难满足深部高应力极软岩巷道的支护要求。为此，本文提出了以内注浆锚杆为核心的锚注支护体系．以解决深部高应力极软岩巷道支护难题
围岩自承载圈厚度较小．一般情况。锚回后围岩的自承载圈厚度约为
０．１６ｍ．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早在２Ｏ世纪８０年代．前苏联就已经开始了锚注支护技术的研究系，支护体的刚度越大．其抵抗围岩压力越大．如图ｌ所示如果支护工作，只是由于没有解决好注浆锚杆的密封性问题而没有得到大规模刚度偏大．则不能适应巷道开控初期变形速度快，变形量大的特点，进应用Ⅲ 。近几年来，也对软岩巷道、不良岩层巷道、软弱围岩巷道锚注支而导致巷道围岩支护变形不协调而发生破坏蠲霉护问题进行了研究和工程实践．取得了丰硕的成果．较好地解决了这（３）Ｎ岩表面约束能力差。由于高应力或构造应力的影响，使得支类巷道的支护问题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载圈破坏。对于深部高应力软１．高应力软岩的概念及其形成条件岩巷道，采用普通的锚网喷支护时．由于喷层强度相对较低，对围岩约１．１高应力软岩的概念进长期以来岩石力学与工程界仍未就软岩的概念达成共识认为．在束能力差．不能有效地扼制围岩的局部破坏和破碎区向纵深发展．高地应力区经常遇到一类特殊岩体．当其处于地表浅部或低地应力条而导致围岩破坏件下，岩体显示出较坚硬的特征；处于高地应力环境时，当围压较低时．岩体尚具有较高的强度和弹性模量。当围压较高时．岩体表现出 “ 软岩” 特征。显然。它有别于一般意义上的软岩．是一种特殊的、在高应力环境下的工程软岩体．称这类软岩为高应力软岩。１．２高应力软岩的形成条件通过前人的研究总结，高应力软岩形成的基本条件为：（１）除少量岩石为较软弱岩石外，组成高应力软岩的大多数岩石均为较坚硬的岩石．单轴饱和抗压强度Ｒ ≥２５ＭＰａ（２）岩体破碎，强度和弹性模量相对较低，流变性强。因为高地应ｍ ‘ ｋ如嘲度向力环境使开挖前的岩体处于高围压环境，岩体结构面处于闭合状态，图１围岩与支架共同作用图是稳定的．且有一定的强度和模量：开挖后围岩处于低围压环境．结构（４）仅１次锚网喷作为巷道的永久支护不符合深部高应力软岩巷面不闭合．岩体强度和模量较低。深部巷道开挖后，表现为地压大，变形持续时间长等（３）埋深大、水平应力大于自重应力。从目前全国煤矿开采深度来道地压显现规律。１次支护往往难于奏效。看．由自重产生的应力不足以使岩体达到高应力状态．只有在埋深很特点．（５）开放式支护结构不适应深部高应力软岩巷道地压要求。对于大且水平构造应力存在并大于自重应力条件下．才能使岩体达到高应深部高应力软岩巷道，围岩变形量一般较大，由于是开放式支护．底板力状态。未加处理致使发生很大的底鼓，在落底的同时，巷道两帮发生进一步２．高应力软岩巷道变形破坏特征两帮底角发生破坏，导致巷道的支护状况恶化，造成巷道失高应力软岩一旦形成．在这些软岩体中掘进的巷道和硐室显示出的松动．稳。来的变形特征与硬岩巷道的截然不同．具体表现为：（６）锚网喷支护结构不合理。在锚网喷支护中，现场一般习惯于先（１）围岩变形量大。高应力软岩自身特征决定了该区域的巷道变安装锚杆挂网，后喷射混凝土。这样一来．金属网的位置处于混凝土的形量大的特点．其中巷道的水平收敛量要比拱顶下沉量要大得多。一内层．不利于金属网的抗拉性能和混凝土抗雁性能的发挥。般为数厘米至数十厘米，表现形式有两帮内移、尖顶和底鼓。

深部高应力软岩巷道联合支护研究

２１年０月第１卷第０期总第２７０２８１８７期
敛速率较大，体现了软岩巷道来压快的特点，在Ｂ．断面可见鼓帮、片帮现象；在Ｂ断面附近开挖了躲避硐室，巷道５围岩浅部应力得到释放，所以两帮收敛较小，属正常情况。
对巷道继续观测，巷道顶板稳定，锚网梁索喷联合支护体系支护效果明显。Ｂ、Ｂ监测断面距离断层带较近，Ｂ监测４５６断面在断层带内，顶板较破碎，整体性差，所以Ｂ、Ｂ、４５
碹体支护等明显地表现出不适应性，给煤矿的安全生产带来
了极大的困难。本文以芙蓉矿务局某煤矿为实例，结合现场
试验与数值模拟方法分析巷道围岩的变形规律以及应力场
分布情况，分析并提出合理的支护手段【。 “
１工程概况
芙蓉矿务局某煤矿矿区构造发育，矿区的最大主应力为２．ＭＰ，中间主应力，１．ＭＰ，均为近水平９７５ａ为７８５ａ向，最小主应力为ｌ．ＭＰ，为近竖直向，原岩水平应１７ａ力达到垂直应力的２８倍【。．２】该煤矿二水平巷道埋深在６００ｍ之间，岩层倾角０￣７０８，２。２区皮带下山倾角１。３，所穿岩层主要为砂质泥岩、碳
质泥岩、粘土岩等软弱岩层，下山起坡５ｍ遇一逆断层，３
２２区补皮带下山掘进采用光面爆破方法施工，直墙半圆
拱断面，净宽４ｍ，墙高１ｍ，拱高２Ｏ．Ｏ．２．ｍ，采用“ 一掘一锚” 的施工方式，成巷后锚、网、梁跟拢掘进工作面并喷浆

深部高应力、超厚软岩体下大断面巷道施工支护技术与应用

果。
关键词：高应力；软岩体；大断面；破坏机理；预紧力
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８— ０１５５．２０１３．０３．０４２中图分类号：Ｆ４２４．６；ＴＤ３５３文献标志码：Ｂ文章编号：１００８— ０１５５（２０１３）０３— ００８３— ０２
巷道受深部高应力，超厚软岩体自身膨胀、巷道周围往往产生较大的破坏松动和变形，巷道位移变形显著增大，巷道返修量剧增，维护变得异常困难。尽管采用高强锚杆十锚网喷支护技术，难以控制岩围变形和破坏区的扩展，控制巷道变形效果不太好，为了更好有效控制巷道变形，满足生产需要，针对义煤集团某矿回风石门大断面岩巷实际情况，分析了巷道破坏机理，优化支护设计采用锚网喷＋锚索＋大型号ｕ型可缩性金属支架＋喷浆的复合支护技术的施工方案。
深部高应力、超厚软岩体下大断面巷道施工支护技术与应用
冯树彪（河南大有能源股份有限公司常村煤矿，河南－ｆ－］峡４７２３０２）
摘要：深部高应力、超厚软岩体自身膨胀给巷道带来支护困难的问题，采用高强锚杆＋锚网喷支护技术不能解决困难巷道支护的稳定，通过实践对巷道顶板的下沉和两帮的收敛量数据统计计算，分析巷道破坏机理，适当的优化原设计巷道掘进断面，在巷道压力释放周期结束后采用大型号ｕ型可缩性金属支架再喷浆封闭的复合支护技术，能有效地控制大断面巷道变形，达到了预期支护效

深部软岩巷道底鼓破坏机理及支护对策研究

Ｋｅｒｓｓｆｒｃｏｄｙｆｒｈａｅｎｍｅｉａｉｌｔｏｓｐｏｏｎｅｅｓｒｙｗｏｄｏｔｏｋｒａｗａｌｅｖｕｒｃｌｓｍｕａｉｎｏｕｐｒｃｕｔｒａｕｅｔｍ
随着煤矿开采深度不断增加，受高应力的影响，巷道及硐室支护的难度和破坏程度不断增加，鼓是煤底矿巷道中经常发生的动力现象，巷道底鼓使断面缩小，阻碍运输、风和人员行走，通因底鼓而造成巷道报废的现象时有发生，严重影响生产和威胁安全 …，对底鼓的有效控制成为急待解决的技术难题。
加长。
（）３底板锚固前应先将巷道顶和帮加固好，否则，两帮鼓出或片帮会加剧底鼓。１２加固巷道帮角支护．唐口矿这样的高应力膨胀性软岩，在掘进后二次
应力的作用下，岩塑性区首先产生在强度最低的两围
帮和应力集中程度最高的角部，随着帮、角塑性区的发展，其他部位的塑性区也逐渐发展，但最终仍以帮、角的塑性区为最大。因此应加强巷道帮角支护，法方
见上节。
大量的现场观测和试验研究表明，口煤矿一９ｍ水唐９０平软岩的应力大、膨胀、曲及浸水是引起巷道底鼓的弯
ｔｏｌｎｏｒｈａｅｓｐｏｔｅｈｉｕｒｌｉｇｆｅｖｕｐｒｔｃｎｑｅ，ｔａｓｂｌ，ｍｅｈａｄｓｕｔ＋ａｃｏ＋ｂｔｏｃｒｅｌ，ｉｄｐｅｌｈｔｉｏｔｓｎｐｒｎｈｒｏｔｍｏｎｒｂｔｓａｏｔｄ．Ｅｇｎｅｉｇｐａｔｅｓｏｄｔａｈｓｏｎｉｅｒｎｒｃｉｈｗｅｈｔｔｉｃｔｃｎｌｇａｆｃｉｅｙｃｎｒｌｆｒｈａｅａｄｇｉａｕｆｃ．ｅｈｏｏｙｃｎｅｅｔｌｏｔｏｏｅｖｖｌｎａｎｆｍｏｓｅｅｔ

高应力软岩大断面巷道支护技术研究与应用

７４
刘新杰
高应力软岩大断面巷道支护技术研究与应用
岩层。井筒落底后，向东、西回风井分别施工２５ｍ。为了加快整个二期工程的进度，满足巷道多头施工所需的风量、提矸、排水等要求，停止掘进对整个井筒进行治水和临时改装。井筒壁后注浆，注浆工期６０ｄ，井筒涌水水量减少２５ｍ３／ｈ。临时
改装工期４５ｄ。由于一５６０ＩＴＩ回风巷道布置在井筒
道掘进后，深部构造应力使围岩迅速挤出，一般巷道支护采用护帮、护顶的顶帮支护形式，底板成为地压应力释放的弱面，应力释放过程中集中应力
的深部，超厚软岩体下，在东、西回风石门锚网喷
２０１３年第３８卷第４期
Ｖｏ１．３８Ｎｏ．４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２ — ９９４３．２０１３．０４．０２８
能源技术与管理
ＥｎｅｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ７３
夏店矿回风井口标高＋３０７．８ｍ，设计井筒落底标高一５６１．５ｍ，净直径６．０ｍ。一５６０ｍ回风石门设计长度６５０ｍ，设计巷道净宽５．０ｍ，净高４．１ｍ，掘进断面１９．７ｍｚ，净断面１７．８ｍ。支护形式采用高强锚杆＋锚网喷（喷厚１５０ｍｍ），锚杆选用２０Ｘ２２００ｍｍ高强树脂锚杆，８ｍｍ碟形托

煤矿深部巷道破坏规律及返修支护技术

。深部开采的矿井
大巷受自身暴露时间长、面大、动压影响周期长的特性，之受深部 “ 断受加三高一扰动 ” 强地质构造影及
。开展煤矿深部巷道变形规。文中以埋深６０ｍ的魏家地煤矿二号石门返修段为依托，５
图２二号石门返修段特征段划分
Ｆｇ２ＦｅｔｒｅｔｏｉｉｅｆＮｏ．ｒｓｕｅａｒｄｉ．ａｕｅｓｃｉｎｄｖｄｄｏ２ｃｏｓｃｔｒｐｉｅ
２１形态见图３全岩段巷道顶板与帮部的围岩强度较底板煤层强度高，．巷道变形体态表现为拱顶与两帮整体压人底板，剧烈；底臌巷道应力重分布过程通过顶帮整体压入底板，强烈底臌变
足１８ｍ，重影响煤矿安全生产，再次进行返修。．严需
２巷道围岩破坏机理分析
二号石门返修段受地质构造影响，修段巷道从１７返００绕道
图１返修段巷道平面位置
Ｆｉ１Ｐｌｎｏａｉｎｏｅａｒｄｒａｇ．ａｅｌｃｔｏｆｒｐｉｅｏｄｗａｙ
门向斜西翼的穿煤层段（１巷道埋深６０Ｉ．图），５Ｉ投产以来，Ｔ该
段发生多次破坏，进行了多次巷道返修，最终都是屡修屡坏。但
２００９年巷道再次变形破坏，面变为最小宽不足２０ｍ，断．高度不
文章编号：１７９１（０１００８０６２— ３５２１）３— ２１— ６

深部高应力软岩巷道支护技术

深部高应力软岩巷道支护技术周俊林;林登阁;王迎东【摘要】近年来，煤炭等矿产资源的开发利用逐步向深部发展，深部软岩巷道大变形、大地压、难支护等特征表现明显，支护问题日益突出。

根据具体情况，安居煤矿千米埋深软岩硐室井下中央泵房，拱墙设计采用锚网索喷＋锚注＋现浇混凝土加固方案，底板采用抗让结合的反底拱及底板注浆治理方案，有效地控制了硐室变形破坏，取得了预期效果。

实践表明，以锚注为核心的锚注联合支护体系，可有效控制深部软岩巷道围岩变形，保证巷道长期稳定。

【期刊名称】《建井技术》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】4页(P29-32)【关键词】高应力软岩巷道;深部;锚注加固技术;数值模拟【作者】周俊林;林登阁;王迎东【作者单位】冀中能源峰峰集团九龙煤矿，河北邯郸，056500;山东科技大学，山东青岛，266510;山东科技大学，山东青岛，266510【正文语种】中文【中图分类】TD353+.9深部软岩巷道稳定性控制一直是国内外矿山工程支护加固的难题之一［1］。

近年来，煤炭等矿产资源的开发利用逐步向深部发展，深部岩体的结构特征与力学性能越来越复杂。

浅部矿井开采中，表现为硬岩特征的岩体，进入深部开采后，往往表现出大变形、大地压、难支护等软岩力学特征［2］，产生了一系列的工程问题。

巷道地应力增大，且水平地应力明显大于垂直地应力，形成高水平地应力［3］。

这些都加剧了软岩巷道围岩变形破坏程度，增大了支护难度［4］。

因此，开展深部高应力软岩巷道支护技术研究，势在必行。

1 深部高应力软岩巷道支护技术20世纪80年代，世界各国巷道支护大多以金属支架为主。

金属支架在浅部矿井开采中，发挥了良好的支护作用，得到了广泛应用［5］。

随着矿井开采深度的加大，深部软岩巷道采用传统的支护方式，已难以保证围岩稳定，不能适应深部开采需要。

目前，世界多数产煤国家采用各种不同类型的锚杆、锚杆桁架及锚索支护方式，其中以美国、澳大利亚尤为明显。