软岩巷道支护
煤矿软岩巷道支护技术
煤矿软岩巷道支护技术摘要:本文主要对煤矿软岩巷道支护技术进行了分析,概述了软岩的概念和分类以及软岩的工程特征,并探讨了煤矿软岩巷道支护存在的问题,最后从三个方面对煤矿软岩巷道支护技术问题进行了研究,具体包括软岩巷道支付的技术关键分析,最佳支护时间分析以及软岩巷道支护的对策。
关键词:软岩巷道联合支护巷道变形1 软岩的基本概念1.1 软岩的基本概念工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。
目前流行的软岩定义强调了软岩的软、弱、松、散等低强度的特点,同时应强调软岩所承受的工程力荷载的大小,强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。
该定义的主题词是工程力、显著变形和工程岩体。
工程岩体是软岩工程研究的主要对象,是巷道、边坡、基坑开挖扰动影响范围之内的岩体,包含岩块、结构面及其空间组合特征。
工程力是指作用在工程岩体上的力的总和,它可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等;显著塑性变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常使用,显著塑性变形包含显著的弹塑性变形、黏弹塑性变形,连续性变形和非连续性变形等。
此定义揭示了软岩的相对性实质,即取决于工程力与岩体强度的相互关系。
当工程力一定时,不同岩体,强度高于工程力水平的大多表现为硬岩的力学特性,强度低于工程力水平的则可能表现为软岩的力学特性;对同种岩石,在较低工程力作用下,表现为硬岩的变形特性,在较高工程力的作用下则可能表现为软岩的变形特性。
1.2 软岩的工程特性软岩有两个工程特性:软岩临界载荷和软化临界深度,它揭示了软岩的相对性实质。
(1)软化临界深度:与软化临界荷载相对应的存在着软化临界深度。
一般来讲,软化临界深度也是一个客观量。
当巷道的位置大于某一开采深度时,围岩产生明显的塑性大变形、大地压和难支护的现象;但当巷道位置较浅,小于某一深度时,大变形、大地压的现象明显消失。
煤矿巷道软岩工程的特点及其支护技术
煤矿巷道软岩工程的特点及其支护技术摘要:近年来,随着煤矿开采深度的增加,许多原来软岩很少的矿区,矿区深部巷道工程均呈现出软岩工程特征。
本文首先简要介绍了煤矿巷道软岩工程的特点,然后介绍了煤矿软岩工程联合支护技术在,最后谈谈锚注技术在开滦东欢坨矿的应用情况。
关键词:软岩工程支护技术煤矿软岩工程支护是当前煤矿安全重要问题之一,软岩引起的矿山井巷的破坏现象非常普遍,严重影响着煤矿生产安全、效率及效益的提高。
软岩工程的稳定与支护技术密不可分,目前矿山软岩巷道已由过去单一的支护形式,逐步发展为各种多次支护和联合支护形式1 煤矿巷道软岩工程的特点地下工程是在岩石或者土体中开挖构筑的结构,所处的环境和受力条件与地面工程有很大不同,因此沿用地面工程的设计理论和方法来解决地下工程问题,显然不能正确地处理地下工程中出现的各种力学现象,当然也不可能由此作出合理的支护设计。
与地面工程相比,地下工程在很多方面具有完全不同的受力特点。
由于煤炭资源开发的不可选择性,随着对煤炭大面积的开采,不断地破坏地应力的平衡状态,同时由于煤系地层的赋存条件、沉积环境以及地质构造等的影响,煤矿软岩问题不可避免。
煤矿的开采深度目前多在500～600 m,超过1000 mm的矿井也越来越多,有些矿井在浅部开采时软岩问题并不明显,但是到深部以后,地应力大、动压作用明显。
煤矿软岩组分中含有大量的膨胀性矿物,围岩软,岩石强度低,易风干脱水而产生塑性流变,尤其易遇水变形、崩解、膨胀。
隧道工程一般服务年限可达百年以上,而煤矿不同用途的巷道与硐室,其服务年限不同,但通常要短于隧道工程,软岩巷道有明显的时限性。
2 煤矿软岩工程联合支护技术在软岩巷道支护方面,由过去单一的被动支护形式逐步发展形成了各种系列支护技术。
如锚喷、锚网喷、锚喷网架、锚喷网架注系列技术,U型钢支护系列技术,注浆加固和预应力锚索支护系列技术,这些技术中的一个突出的特点就是联合支护技术的开发与应用。
软岩巷道支护技术
世上无难事，只要肯攀登
软岩巷道支护技术
（一）软岩巷道支护原理（1）巷道支护原理
软岩巷道支护时软岩进入塑性状态不可避免，应以达到其最大塑性承载能力
为最佳；同时其巨大的塑性能（如膨胀变形能）必须以某种形式释放出来。
软岩支护设计的关键之一是选择变形能释放时间和支护时间。
（2）最佳支护时间和时段
岩石力学理论和工程实际表明，硐室开挖之后，围岩变形逐渐增加。
以变形
速度区分，可划分三个阶段；即减速变形阶段、近似线性的恒速变形阶段和加速变形阶段。
最佳支护时间是以变形的形式转化的工程力PR 和围岩自撑力PD 最大，工程支护力最小的支护时间
图7-34 最佳支护时间TS
（二）软岩巷道常用支护形式
（1）锚喷网支护
锚喷网支护系列是目前软岩巷道有效、实用的支护形式。
喷射混凝土能及时
封闭围岩和隔离水。
网不仅可以支承锚杆之间的围岩，并将单个锚杆连结成整个锚杆群，和混凝土形成有一定柔性的薄壁钢筋混凝土支护圈。
锚喷网支护允许围岩有一定的变形，支护性能符合对软岩一次支护的要求。
根据围岩条件，也可以不喷射混凝土，仅选用锚网、桁架锚网、钢筋梯锚网、钢带锚网支护，也可以二次喷射混凝土支护。
（2）可缩性金属支架
U 型钢可缩性金属支架具有可缩量和承载能力在结构上的可调性，通过构件
间可缩和弹性变形调节围岩应力。
在支架变形和收缩过程中，保持对围岩的支护阻力，促进围岩应力趋于平衡状态。
我国在U 型钢可缩性金属支架架后充。
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。
浅谈煤矿软岩巷道支护措施
的围岩变形量通常都高达数千毫米 ， 其围岩的流变往往 持续数 年之久 ， 导致巷道维护 十分 困难 针对软岩巷道矿压显 现的特 点， 本文针对 巷道 围岩的特性 ， 提出 了相应 的控制巷道 围岩 变 形 的支护措施。 巷道 围岩变形是衡量软岩巷道 的矿压显现程度 和巷 道 维 护 状况 的重 要 指 标 之一 １ 软 岩 的 基 本 属性 软岩的 １ ０ 种基本属性 为 ： （ １ ） 岩石强度低 ， 单 向抗压强 度 般都在 ３ ０ — １ ５ ＭＰ ａ以下 ； （ ２ ） 大多属粘 聚力 很弱的泥质胶结 ； （ ３ ） 结构面发育 ， 一般均属碎 裂和散体结构 ； （ ４ ） 岩石的空隙率 大， 通常都在 １ ５ ％以上 ； （ ５ ） 含水 率高 ， 一般 ５ ％～ １ ０ ％以上 ， 空 隙
中图分类号： Ｔ Ｄ ３ ５ ３ 文献标识码： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ３ — ５ １ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ２ １ — ０ ０ １ ０ 一 Ｏ ｌ
软 岩 巷 道 围 岩 变形 的 特 征 为 掘 巷 、应 力 扰 动 和 环 境 变 化 都 会 引 起显 着 的 附加 变 形 量 。 软 岩 中因 掘 巷应 力 集 中而 引起 的 围岩 显 着 变 形 ； 支护 损 坏 和 失 效 等 支 护 阻 力丧 失 而 引起 的 围岩 急剧变形 ； 软岩巷道 附近掘巷和翻修等应力扰动而引起 的围岩 附加变形等。软岩巷道因应力扰动、 支护失效和水 的浸蚀 引起 异， 松 软 围 岩 的 自稳 时 间 通 常 为几 十 分 钟 到 十 几 小 时 ， 有 的 顶 板 一 经暴 露 就 立 即 冒落 。因此 在决 定 巷 道 掘 进方 法 和 支 护措 施 时 必须 考 虑 到 巷 道 围岩 的 自稳 时 间 ３ 巷 道 围岩 变 形 量 的 构 成 在未经采动 的松软岩体 内开掘巷道 时 ，其 围岩变形量主 要 南以 下 三 部 分 组 成 ： 掘 巷 引起 的 围 岩 变 形 量 ． 它 一 般 发 生 在 巷道掘进的初期 ； 围岩流变 引起 的变形量 ， 它在巷道整个 服务 期 内都会发生 ； 巷道受各类 扰动引起的变形量 ， 如巷道 维护过 程 中， 支护阻力发生变化 ， 巷道附近支架翻修或开掘新 的巷道 ， 以及泥岩遇水和巷道积水增加等等。 ４ 控 制 软岩 巷 道 围岩 急剧 变形 的 支 护 措施 软岩巷道因应力扰 动 、支护失效和水的浸蚀引起的围岩 变形量通常都 高达数 千毫米 ，其 围岩的流变往往持续 数年之 久， 导 致 巷 道 维 护 十 分 困难 。针 对 软 岩 巷 道 围岩 变 形 规 律 及 支 架与围岩相互作用关系 ， 提出了控制软岩巷道围岩变形的支护 措施为 ： （ １ ） 巷 道 刚 掘 出时 ， 因 围岩 应 力 重新 分 布 所 引 起 的 围 岩 剧 烈变形 ． 即围岩变形量构成 中的 ， 即使 支护阻力很 高也 难以有 效抑制。因此 ， 必须正确选择二次支护的时间及支护体的刚度 ， 使掘巷期间的能量得 到释放 ， 但支护滞后 的时间应在保持岩体 不失稳 的条件下 正确选择 。巷道二 次支护 的时间通 常为掘后 ３ ０ ｄ左右 。如 采 用 一 次 支 护 ， 则 这 一 阶段 支 架 的缩 量 约需 ２ ０ ０ ～
软岩巷道支护的探讨
３支护效果分析
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 ． ０ ｍ长 Ｘ １ ． ８ ｍ 宽 的矿 用金 属 网 ，网孔 为 １ ０ ０ Ｘ １ ０ ０ ｍｍ ， 网 与 网 搭 接 ５ ０ — １ ０ ０ ｍｍ，每隔 ２ ０ ０ ｍｍ采 用 １ ４ ＃ 铁 丝相互纽 结牢靠。混凝土配 比为 ３ ２ ． ５ ＃普通硅酸盐 水 泥：石子 ：沙子＝ １ ： ２ ： ２（ 体积 比 ） ，其 强度 不 低于 Ｃ ２ ０ ，采用 Ｐ Ｚ． ５ Ｂ 矿用防爆喷浆机，初 喷层厚度 ５ ０ ｍｍ，复喷厚度 为 ５ ０ ｍｍ。
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 项剪裂 、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 ５ ０ ０米位置 ，属深部开采 ，巷道项 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。５ Ｏ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
中国煤矿软岩巷道工程支护设计与
深度
700 600 500 400 300 200 100
0 50年代 60年代 70年代 80年代 90年代
深度
1、地理分布广泛
中国煤矿煤系地层中，具有软岩的矿井分布十分广泛。北 起黑龙江、内蒙古、南到广东、广西，东起山东、浙 江，西到新疆、青海，具有软岩的矿井遍布全国各主要 产煤省区，近半数的矿务局存在软岩矿井，有的矿务局 甚至大部分或全部矿井是软岩矿井。随着中国第三纪新 生代煤田的开采及老矿井采深的增加，软岩煤矿的数量 和分布范围将会继续增加和扩大。
何满潮教授于1993年提出，工程软岩是指在工程力作用下能 产生显著塑性变形的工程岩体概念。工程力是指作用于工程 岩体上力的总和。显著塑性变形是指以塑性变形为主体的变 形量超过了工程设计的允许变形值，并影响了工程的正常使 用（弹塑性变形、黏弹塑性变形、连续性变形、非连续性变 形）。
2、跨越地质年代长
由于生成地质年代不同，受区域构造影响不同，变质作用 与成岩胶结作用不同，中国软岩各具特色，并有明显的 时代痕迹。
3、成因和结构复杂
二、中国煤矿软岩巷道工程的特点
1、围岩软，强度低 煤层顶低板往往是泥质岩，其强度一般较低。
2、膨胀性 煤矿软岩组分中一般含有大量的膨胀性矿物，易风干脱 水而产生塑性变形，尤易遇水变形、崩解、膨胀。
3、深度大，应力水平高 煤矿的开采深度目前多在500~600m，超过1000m的矿 井也越来越多。在高应力的作用下，软岩的大变形、大 地压和难支护的现象明显地显露出来
4、无可选择性 由于煤系地层的赋存条件、沉积环境以及地质构造应力 等的影响，煤矿软岩问题不可避免。
5、动载荷作用 由于受到施工扰动、放炮震动、煤层开采等动载荷的作用以及 相邻巷道施工和支护效果的影响，巷道或硐室围岩的受力状况 进一步恶化，加大了支护的难度。
浅谈软岩巷道支护的限制条件
形规律和失稳规律 ， 确定其支护原则。随着矿山开
第 ４期
西 龙
徐 建文 薛广哲
浅谈软岩巷道支护的限制条件
９
采深度 日趋 增大 和 复 杂地 质 条 件 的 增 多 ， 今后 软 岩 工 程会越 来越 多 ， 究 软 岩分 类 有 助 于 软 岩支 护 理 研 论 的发展 ， 并使 软 岩 支 护 技术 科学 化 。因此 在 巷 道
所 处 的环境 ， 表现 为软 弱 、 破碎 松散 、 高地 应力 等 ； ② 岩 体 的物理化 学 和力 学 特 性 ， 现 为低 强 度 、 变 、 表 流 风化、 膨胀 等 ； 围岩 的工 程特 征 表 现 为 长期 流 变 、 ③
主要问题 之一 。 由于 未采 用 合 适 的支 护方 式 ， 岩 软 巷道 支护 返修 工程量 大 ， 成较 大浪 费 ， 至使矿 井 造 甚 生产 陷 于困境 ， 胁着 矿 井 安 全 生产 。特别 是 老 矿 威 区， 随着开 采深 度 的加 大 ， 岩 巷道 数 量 不 断增 加 ， 软
８
Hale Waihona Puke 西 龙徐建 文薛广哲
浅谈软岩巷道支护的限制条件
２１ ０ ０正
浅 谈 软 岩 巷 道 支护 的限制 条 件 木
西 龙 ， 建文 ， 徐 薛广哲
２１１） ２ １６ （ 中国矿业大学矿 业工程学 院 ， 江苏 徐州
摘 要： 随着矿井开采深度的加 大， 软岩巷道的数量不断增加。本文将从软岩的分类、 软岩的软化 方 式、 学特性 等方 面来论 述软 岩巷道 支护 的 限制条件 。 力
软 岩支 护 的关 键一 步 。
１ ３ 软 岩的软 化方 式 ．
下， 由于裂隙发育不均匀造成局部张力引起的崩裂 。 高应力软岩则有可能多种崩解机制同时存在。 软 岩 的 流 变性 ： 指软 岩 受力 变 形 过程 中与 时 是
解析软岩巷道支护的限制条件
加强的现象， 也就是常常说 的不稳定变形 ， 而这一个超水平载荷 ， 称为软 化临界载荷， 也就是会让岩石产生较为 明显变形 的最小载荷 。作为矿工 人员需要知道 的是， 岩石软化 临界载荷是一个客观 存在的事物 ， 而且是 判定岩石是否为软岩的基本标准 。具体来说 ， 如果岩石受到 的载荷水平 低于软化 临界载 荷， 那么这类岩 石就是硬岩 ， 反之 岩石表现 出了大变形 的特 征， 这类岩石就被称为软岩 。 （ ２ ） 岩石软化 的过程 ： 一般来说 ， 在 工程力 的作 用下 ， 岩石 往往就会 开始进入软岩的状态 。从理论上可 以将这个阶段 中的软岩形式分为 ： 初 １ 软岩 概论 始软化型、 强度软化型、 应力增长型、 强度 降低与应力增加复合型这 四种 １ ． １ 软 岩 的定 义 类 型。另外， 随着时间的推移 ， 一些硬岩也会表现 出软岩 的性质 ， 对于支 般来说 ， 软岩 的定义主要有三个方面 的讯息 ： 在软岩巷道支护的过程 当中， （ １ ） 岩体 的结构组成 和所处 的岩体 环境 ， 一般表现 为破碎松 散 、 软 护质量和矿井安全都有严重的影响。因此 ， 必须通过专业的仪器和检测方法来确定软岩 的临界载荷 ， 明确也许会变 弱、 高地应力等等 。 从 而 确 保 软 岩 巷 道支 护 的安 全 性 。 （ ２ ） 岩体的力学特性和 物理化学性质 ， 通 常表现为流变 、 低强度 、 膨 为 软 岩 的硬 岩 范 围 ， 胀、 风化等等 。 ２ 软岩 的 力学性质 及环 境 的影响 软岩 的力学性质限制： （ ３ ） 围岩 的工 程特性 主要表现 为变 形量大 、 长期流 变 、 来 压迅速 等 在软岩中结构面和 泥质 矿物决 定了软 的基 本力学特性 。在膨胀 等， 这 也就是行业 中常常称作的“ 难支护” 。 可塑性 、 流变性 、 崩解性和易扰动性方 面有 明显 的表现形式。 从 以上几点来看 ， 软岩 由于变形量大 ， 地压大 ， 难支护 等诸 多特 点常 型、 （ １ ） 软岩 的可塑性： 在工程力的作用下， 软岩常常会发生不可逆的变 常成 为煤矿 生产 的潜在危险因素。 形。软岩的这种特 性， 称 为可塑性 。对 于膨胀型软岩来说， 其 可塑性通常 １ ． ２ 软岩 的种类 片架状结构的泥质矿物具有亲水性或者发生 了 简单来说， 软弱、 破碎、 高应力、 软弱破碎、 膨胀型这五种类型是软岩的 是 由于软岩在受力之后 ， 定 的 滑 移 造 成 的 。 而 节 理 化 软 岩 则 通 常 是 因为 结 构 面 产 生 了滑 动 ， 以 基本分类 ， 这五种是根据在软弱岩体 中期， 其产生主要影响作用的因素来 划分 的。根据煤炭部 矿井巷工程锚喷支护设计试行规范》 规定 ， 围岩分 及扩 容导致 的。而高应力软岩则通常是 因为以上两种原因的共 同作用导 为Ｉ 稳定， Ⅱ稳定性较好， Ⅲ中等稳定， Ⅳ稳定性较差， Ｖ不稳定 。 前 四种的 致 的 。 （ ２ ） 软岩 的膨胀 ： 所 谓软岩的膨胀型， 是指软岩在物理、 力学、 化学等 比较具体， 第 Ｖ类比较笼统， 常常不能满足基本的要求， 因此需要补充见表 因素的影 响下 ， 产生 了体型变化的现象。软岩 的膨胀机理通常分 为三类 ， １ 。软岩的基本分类， 可 以根据实际施工中的不同而进行修正。 即内部膨胀 ， 外部膨胀 ， 应力扩容膨胀 。但在工程 中的软岩膨胀 形式通常 表 １ 软岩分类 是 复合膨胀 。 裂隙 饱水抗压强 蒙脱石 塑性 浸水湿 自由 膨胀力 地压性 类 别 名称 莫氏 含量 化 时间 膨胀 （ ３ ） 软岩崩解 ： 软岩 的崩 解性是指软岩 在物理 、 化 学、 力学 等因素 的 硬度 性 度（ ｋ ｇ ・ ｅ ｍ － ２ ） （ ％） （ ％） （ ｈ ） 率（ ％ ） （ ｋ ｇ ・ ｅ ｍ － Ｚ ） 质 作用下 ， 产生片状解体 。 对于膨胀型软岩来说 ， 其崩解的主要 原因是 因为 Ｉ 裂 隙 几 小时 松碎岩层 ＞ ３ 密集 ３ ０ ｏ Ｏ 裂碎 ＜ ２ ０ 微小 挤人性 粘土矿物集 合体在水的作用下 ， 由于膨胀应力的不均匀 ， 从而造成崩裂 。 而对 于节理化软岩 来说 ，其崩解 的原因通常是 由于工程力 的作用导致 Ｉ 松 碎岩 层 裂 隙 几 小时 ２ 夹泥 ＞ ３ 密集 ２ ０ ０ 近似 ０ ＜ ４ ０ 裂碎 ＜ ２ ０ 微小 挤人性 的， 致使裂隙发育不均匀， 从而通过局 部张力 引起崩裂 。而对 于高应力软 岩来说 ， 由于其崩离的原因比较复杂， 通 常是 同时存在多种崩解机制 。 Ｉ 松碎岩层 裂隙 几分钟 流变挤 ３ 夹膨胀泥 ＞ ３ 密集 １ ０ ０ ＞ ２ ０ ＞ ４ ０ 裂碎 ＜ ３ ０ ＜ ５ 人 （ ４ ） 软岩 的流变 ： 软岩 的流变性是 指软岩受力 变形过程 中与时间有 关， 包括 塑性流 动， 粘性流动， 结构面 闭合和滑移变形 。膨胀性软岩发生 Ⅱ 松软岩层 ＜ ２ 无 ＜ ｌ ｏ ０ ＜ １ ０ ～ ＜ ４ ０ 几 小时 ＜ ４ ０ ＜ １ Ｏ 流变性 １ ５ 泥 化 塑性变形主 要是因为泥质矿物发生 了粘性流动 ， 当有工程力作用使之达 Ⅱ 膨胀岩层 ＜ ２ 无 ＜ ６ ０ ＞ １ Ｏ 一 ＞ ４ ０ 几分钟 ＞ ４ ０ ＞ １ Ｏ 膨胀流 到极 限之后 ， 就会 发生明显的塑性变形； 对于节理化软岩来说 ， 其流变性 １ ５ 崩 解 变 主要是指 结构面 的滑移和扩容 ； 而高应力软岩流变性常常是各种形式 的 作为一个世界难题的软岩地下工程支护 ， 现在主要是采取工程类 的 不 同组 合 。 比法设计 。 但 由于软岩成分不一样 ， 种类较多 ， 即使软岩地下工程 的围岩 （ ５ ） 软岩 的易扰动性 ： 软 岩的易扰 动性决定 了其对施工产 生的震动 变形量极大 ， 但变形机理往往 是不 同的。 因此 ， 对软岩进行恰当的分类是 以及 卸荷的松动都会 变得非常敏感 ， 并且软岩还具有 暴露风化 、 吸湿膨 研究软岩地下工程支护理论的先决条件 要根据不同类 型的软岩地下工 胀软化等诸多特点 。 程， 确定支护原则。 随着软岩工程 的日渐增多， 矿产开采 的深度也会逐渐 ３ 软 岩变 形 的特点 加深 ， 并且地质条件 也会越发复杂 。 而在研究软岩巷道支护之前 ， 对软岩 （ １ ） 变形速度快 ： 一般情况 下， 软岩巷 道由于受到工程开挖 或者采动 进行有效的分类 ， 往往 是保证软岩支护成功的关键 性一步 。 等非 自然因素的影响， 围岩会在短 时间内产生变形 。 １ ． ３ 软 岩 的 软 化 （ ２ ） 变形量大 ： 在对矿 山进行施工 的过程 中我们 可以发现 ， 围岩的变 （ １ ） 软岩 的ｌ 临界载荷 ： 当某 一载荷 水平高于所施加的载荷时， 岩石是 形量大几 乎是软岩变形 的最大特点 ， 而 且由于这个特性 ， 即使采取 了传 处于稳定变 形状态的 。蠕变 曲线随时 间的变化 不会发生任何 明显的变 统的支护方法， 也很难取到一定的效果 。 化， 并且随着 时间的增加， 蠕变 曲线会逐渐趋近于某一固定的变形值 。 然 （ ３ ） 变形 的持续时间长 ： 由于软岩的流变 性极为突 出， 因此 ， 当发 生 而， 如果 载荷 水平小于所施加 的载荷 ， 岩石就会 出现很 明显 的塑性变形
强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述
强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述随着人类对地下资源的深入开采和利用，地下巷道工程在各种领域中得到了广泛的应用，如煤矿、石油、地铁等。
而在巷道工程中，软岩地层的存在给巷道的支护和稳定性带来了巨大的挑战。
强风化软岩是指在长期风化作用和水的侵蚀下形成的一种特殊的软岩，其物理力学性质和稳定性明显降低。
对强风化软岩巷道的支护及稳定性的研究成为了地下巷道工程领域的热点之一。
一、强风化软岩的特点1. 抗压强度低：强风化软岩因长期风化，岩体中胶结物质流失，颗粒间的卸荷作用增大，导致了岩石内部的抗压强度大幅下降，使得软岩的抗压强度普遍较低。
2. 蠕变性大：强风化软岩由于长期受到地下水的侵蚀和渗透，在高温高湿环境下容易发生蠕变，即在较小的应力作用下，岩石会发生较大的变形。
3. 破碎性强：强风化软岩岩体容易出现开裂和破碎，使得岩体的整体稳定性明显下降。
4. 渗透性高：长期的水分侵蚀会导致强风化软岩的渗透性明显增加，易发生水文地质灾害。
二、强风化软岩巷道支护方法针对强风化软岩巷道的特点，我们需要采取相应的支护方法来保障巷道的安全稳定，主要包括以下几种：1. 喷射混凝土支护：在软岩巷道的开挖过程中，可以采用喷射混凝土来进行支护，通过喷射混凝土来形成一层坚固的支护壁，从而增强巷道的整体稳定性。
2. 钢拱支护：在软岩地层中，可以采用钢拱支护来增强巷道的整体稳定性，通过设置钢拱来分担地压，减轻软岩的应力，提高巷道的承载能力。
3. 锚杆网支护：在软岩巷道中，可以采用锚杆网支护来进行加固，通过在软岩中设置锚杆和钢网来加固岩体，从而增强巷道的抗压强度。
4. 土钉喷锚支护：土钉喷锚支护是一种有效的软岩支护方法，通过在软岩中设置土钉和喷锚来固化岩体，提高软岩的抗压和抗拉性能。
三、强风化软岩巷道稳定性分析对于强风化软岩巷道的稳定性分析，我们需要考虑以下几个方面：1. 岩体力学特性：首先需要对软岩的岩体力学特性进行详细的测试和分析，包括软岩的抗压强度、抗拉强度、弹性模量等参数，以便进行合理的巷道支护设计。
高地应力软岩巷道支护技术
３围岩 稳定 性较差 ． 具备 可锚性 区域 ． ． 不 如过 断层 破碎 带 ． 裂隙发 育 区域 ． 道 有淋 水等 采用 锚 喷＋ 巷 全封 闭 ２ Ｕ型棚＋ ９ 滞后 注浆支 护 超 前顶 板预 注浆 固顶参数 如下 ： 孔深 ３ ０ ｍ 钻 ０ ０ ｍ。 ‘ ２ ｍ， 用长度 ２ ０ ｍ ４分钢 管制 的注 浆锚 杆加 ｐ ｍ 采 ４ ６ ０ ｍ、 固． 钢管 底端 砸成 扁 状 ． 钢管 底端 １ ｍ长 度 内错 开钻 ． ０
稳定 性分 为三 种 区域 ．分 别 采取不 同的支 护形 式 ， 支 护 形 式及 参 数设 计 方 法 为工 程类 比结合 经 验 的 综 合
设计 法
３ 该 大巷是 为二水 平和 三水平 服务 的主要 巷道 ， ． 服务年 限较 长 ， 对变 形控 制要求高 。
４ 由于 巷 道跨 度 、 ． 高度 大 ， 工控 顶难 度 大 ， 眼 施 打
４ Ｃ Ｉ Ｏ ＬＩＤ Ｓ Ｙ ８ ＨＮ Ｃ Ａ Ｕ Ｔ Ａ Ｎ Ｒ
卷树脂 药卷锚 固． 螺母 扭矩 ≥３ ０ ｍ， 锚力 ≥８ Ｋ ０Ｎ 初 ０ Ｎ。
（） ２ 钢筋 网采 用 ① ｍ 冷 拔 电弧 焊 钢 筋 网 ， ６ｍ 网孔 为 ｌＯ ｌ Ｏ ｍ． 筋 网搭 接 ｌＯ ｍ． 筋 网搭 接处 均 Ｏ ｘＯ ｍ 钢 Ｏｍ 钢
（ ） 索 规 格 为 Ｙ ． ５３ １ ６ ３锚 ＭＳ ７８ ．— ８ ０钢 绞 线 ， １ ／ 问排
距 为 １ ０ ｘ ６ ０ ｍ．每 根 锚 索 使用 １ Ｋ２ ５ ６０ ｌ０ｍ 卷 Ｚ ５ ０树 脂药 卷锚 固． 固强度 ≥１ ０ Ｎ ２５ 锚 ２ Ｋ 锚索 托盘
软岩巷道支护探索
践， 资 料表 明 ， 即使 矿 井 越挖 越 深 ， 地压 越 来 越 大 ， 锚、 网、 喷 支护都 是 一种 非常可 靠 的支护形 式。
处理 。
， Biblioteka ４ ． ２ 对 二次 支护 的认识
３ 影响支护质量的因素及对策
３ ． １ 巷道 成形
在 软 岩 巷道 中 ， 因 为软 岩蠕 变 时间 长 的特 点 ， 一 般 都 是 采取 根据 现 场 的实 际情 况做第 二 次 支护。 但 实践 证 明 ， 在 巷 道 的 使过 程 中 ， 应 该在 一 开 始 发生 开 裂 的 时候 ， 就 及 时喷 浆并补 设锚 杆 ， 等到 围岩位移 量 达到 ２ ０ ０ — ３ ０ ０ ｍｍ 时
显著 塑性 变形。 的石 子控 制在 ２ ０ ％ 以下 ， 保 证混凝 土有 光 泽而 不流淌 。
般 是标 准掺 量 ， 喷拱 取 上 限 ， 喷淋水 区 时 ， 视 情 况而定 可 加 大速 凝剂 掺入 量 ，速凝 剂 必须在 喷浆机 进料 口均 匀加 入 ，
４ 围岩条 件 多变情 况下 的支护
喷 支护。
常用 的支护 方式 ， 锚、 喷 支护 一直 具 有 强力 大 、 可缩 性 大 、 兴 隆庄 煤 矿 Ｂ １ ３ ０ ３轨 联 巷 进 入 轨 顺 后 沿 断 层 带 掘 全封 闭、 整体 性 好的特 点 ， 支护效 果一 直不错 。 但 是 随着矿 进， 围岩 以炭 质 泥 岩 为主 ， 节 理 裂 隙 非常 发 育 ， 破 碎松 软 ， 井越挖 越 深 ， 地 压越 来 越大 ， 支 护 的难度 也 随着越 来越 大 ， 手 可剥 离 ， 属 于 典型 的软 岩范 畴。 巷 道开 挖 时采 用全 断面 已经超 出了原 有的 支护承 受范 围。 如 果强 行采 用原 有 的支 次预 裂光 面爆 破 ， 一 次支护 采 用锚 、 网、 喷 支护 。锚杆 采 护 方式 ， 就 会 出现 浆皮 开裂 、 变形， 而且 维修 的 次数 也会越 用 直径 ２ ０ ｍｍ、 长１ ８ ０ ０ ｍｍ 的圆钢锚 杆 ， 树脂 锚 固 剂卷 端 来越 多 ， 锚 喷支护 已然不 能满 足住 户要 求。严 峻 的 形势逼 头锚 固， 挂金属 网， 初喷 ３ Ｏ 一 ５ ０ ｍｍ 厚 柔 性 喷层 ； 待 巷 道 迫我 矿尽 快 探索 出一 种新 型 的、 行 之有 效 的支护 方 式。 经 变形较 稳 定 后 复 喷并 进 行 二次 支 护。 二次 支 护 用 注 浆锚 过几 年 的探 索 ， 将锚 、 喷支 护改 良为锚 、 网、 喷支护 ， 并通 过 杆 对 围 岩进 行 注 浆加 固。 由 此对 岩体 实施 外 锚 内 注加 固 大量 的 实践 因地 制 宜地 设计 出支护 参数 。 经过 近几 年 的实
深部软岩巷道二次支护
深 部软岩巷道二次支护
王子章 阜新矿 业 （ 集团） ，辽 宁省阜新市 １ ２ ３ ０ ０ ０
摘 要 介 绍艾友 矿针 对 大 变形 软岩巷 道 的特 点 ，采 用 喷 、 锚 、 喷— — 网 、锚 、喷 二 次 支护 工
艺 ， 阐 述 了 支 护 的 工 艺特 点 以 及 技 术 上 关 键
置 ，间距 ３ Ｍ。 ３ ． ２ 施 Ｅ／ － 艺
的 问题 。实 践证明 ，深部 软 岩 支护 采用全技 术及 经济 效
益。
关键 词
软 岩巷道 ；二 次 支护 ；特 点
艾 友煤 矿煤 层赋存 条件 复杂 ，巷道 围岩 力学性 质差 异大 ，随 着开 采深 度的增 加 ，巷 道 维护难 度越 来越 大 ， 一 次支护 主要 是加 固 围岩 ，提 高 其 自支承能 力，允许 围岩 在控 制 下 释压 变形 ，以适 应软 岩变 形 的支护 特点 。 为 了保 证巷 道在较 长 的时 间的稳 定性 和服 务 期 的安 全 ，在 围岩变形 稳 定后 必须进 行二 次 支护 ，使 ‘ 、二 次支护 共 同支撑 围岩 应 力 ， 给 巷道 围岩 提供 最佳 的 支护强 度和 刚度 ，同 时 起到 安 全储 备的作 用 。艾友 煤矿正 是结 合 自己的特 点 ，有针 对 性地 在 １ ０ ７ 区 运输 大巷 和 回风 大 巷应 用锚杆 、 网、锚 索 、喷 浆 、二 次 的联 合支 护 ，取得 了良好的 芰护效 果 。通 过 实践 证 明 ，二次支 护是 控制 深部软 岩大 变 形 巷道 的最 ｔ 要手 段。
１一次支护存在的问题
原来采 用 一次 芰护使 用的 是锚 杆 、金属 网 、喷 浆联 合 支护 。在掘 送巷 道时 初喷 厚度 为３ ０ ａｍ ，锚 杆 、网 挂完 之后 在进 行 复喷 ， ｒ 厂 享度 ｌ ０ ０ ａｍ，使 水 泥砂 浆 压 任 金 属 网 上， ｒ 这种 支护 整个 体的 柔性较 差 、可缩 性小 。 另 外巷 道在 新掘 时破 坏 ＿ ｒ 原有 的应 力分布 ，打 破 了原有 的平 衡 ，在新 的巷 道形成 后势 必在 有 一 次 新 的 应 力平 衡 ，随 着 围 岩应 力的 释 放 ，造成 巷道 变形 ，而 深部 巷道 的地应 力较 大 ，造 成原有 的支 护在 地应 力的作 用下 受 到 ｒ 极 大的破 坏 ．使 巷道 内的 支护遭 到破 坏 ， 钢 筋 扭 曲 变 形 ，水 泥 层 断 裂 等 现 象 时有 发
强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述
强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述强风化软岩是一种地质工程中常见的地层类型，其力学性质较差，易发生岩体破裂、塌方等问题，对隧道的安全施工和长期稳定性造成严重威胁。
在强风化软岩的隧道施工中，合理的支护设计和措施是至关重要的。
强风化软岩隧道的支护设计应综合考虑岩体的力学性质、应力状态以及工程施工的要求。
根据地质勘察资料确定岩体的强度、稠度、节理特性等参数，进行岩体分类与分区，根据岩体的不同特征，确定相应的支护方式和措施。
在确定隧道开挖的方法和方案时，要充分考虑地应力、槽曲尺寸、进尺速度等因素，避免发生大面积围岩破裂和塌方。
在支护设计中，还要选择合适的钢支撑、锚杆、喷射混凝土等支护材料，以满足岩体的稳定性要求。
针对强风化软岩隧道的支护措施，主要包括以下几个方面：1. 预喷锚网：喷射喷射预喷锚网是一种常见的支护措施，通过在隧道面前喷射一层预喷锚网混凝土，形成一个临时的支护体系，增加岩体的抗裂性和稳定性。
2. 锚杆：在强风化软岩隧道中，采用锚杆来增加隧道围岩的稳定性。
锚杆通过固结作用，在岩体内部形成一个稳定的锚固体系，分散并转移岩体的应力，有效减少围岩的变形和破裂。
3. 喷射混凝土：喷射混凝土是一种常用的隧道支护材料，通过高压泵将混凝土喷射到围岩表面，形成一个坚固的支护体系。
喷射混凝土可填充岩体的裂缝和空隙，提高岩体的整体强度和稳定性。
4. 波形钢板支护：波形钢板是一种强度较高、刚度较大的支护材料，适用于强风化软岩隧道的支护。
波形钢板可覆盖在岩体表面，形成一个钢板-围岩复合体系，具有较强的抗侵蚀和抗拉裂能力。
1. 隧道施工期的监测与控制：在隧道施工期间，应加强对岩体变形和应力状态的监测。
通过安装应变计、应力计、位移计等监测仪器，及时了解岩体的变形和变化，掌握支护效果，及时采取措施进行调整和补充支护。
2. 综合分析与评价：对支护措施的稳定性进行综合分析和评价，根据岩体的变形和破坏特点，确定合适的支护方案和施工方法。
强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述
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。
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。
软岩巷道支护概述
软岩巷道支护理论概述1 软岩巷道支护理论的国外发展情况1．1 早期理论20世纪初发展起来的以海姆、朗肯和金尼克理论为代表的古典压力理论认为，作用在支护结构上的压力是其上覆岩层的重量 。
但随着开挖深度的增加，人们发现古典压力理论许多方面都有不符合实际之处，于是，坍落拱理论(也称为松软压力理论)应运而生，其代表有太沙基理论和普氏理论。
此类理论认为：坍落拱的高度与地下工程跨度和围岩性质有关。
其最大贡献是提出巷道围岩具有自承能力。
20世纪50年代以来，人们开始用弹塑性力学来解决巷道支护问题，其中最著名的是Fenner公式和Kastner公式。
1．2新奥法到了60年代，奥地利工程师L．V．Rabcewicz(腊布希维茨)在总结前人经验的基础上，提出了一种新的隧道设计施工方法，称为新奥地利隧道施工方法(New Austrian Tunneling Method)，简称为新奥法(NATM)，目前已成为地下工程的主要设计施工方法之一。
1978年，L．Mttller(米勒)教授比较全面地论述了新奥法的基本指导思想和主要原则，并将其概括为22条。
其中主要的是：1)围岩是隧道的主要承载结构，初期支护和最终衬砌仅仅起封闭作用，其目的是在围岩中建立承载环或三维承载球壳。
2)如果要求用围岩来支护隧道，则必须尽可能维持围岩强度。
因此，要尽可能防止围岩松动和大范围变形。
松动和变形会引起围岩强度逐渐衰减，为了维持围岩强度，应根据时间和围岩应力变化，选择适当的支护手段。
3)为了选择最佳承载环结构，必须正确估计时间对围岩特性的影响(或对围岩与衬、砌共同体特性的影响)。
为此，要求进行初期实验室试验，特别是洞内位移量测试验。
其中最重要的参数是岩石类别、直立自稳时间及变形速度。
4)衬砌和永久支护必须是薄壳型，以减小衬砌受弯机会，从而减少挠曲断裂。
其必要强度靠钢筋网、钢拱架和锚杆达到，而不是加厚衬砌或支护截面。
5)按静力学观点，隧道被看作是由岩石、支护结构和(或)衬砌构成的厚壁管。
软岩巷道支护
第十二章软岩巷道支护第一节基本概念及变形特征一、软岩及软岩巷道的定义与分类目前对软岩及软岩巷道（工程）的定义及其基本特征尚未完全统一，但一般认为软岩是指强度低的岩体，是松散、软弱、破碎、膨胀、流变、强风化蚀变，以及高地应力岩体的统称。
软岩巷道，则指布置于上述软岩中难支护、需多次翻修和多次支护的巷道。
软岩的基本特性包括重塑性、崩解性、胀缩性、触变性、流变性。
其中，重塑性是软岩的基本属性，崩解和胀缩性是环境效应，触变性是空间效应，流变性是时间效应。
在实际工程中，往往是各种效应的综合，但有主有次，故应针对具体条件采取相应或综合措施。
软岩的工程分类，对工程设计、施工管理、定额制度、支护方式的合理选择以及改变软岩矿井技术面貌都有十分重要的意义，国内外专家学者提出的分类方案有十几种之多，应用较多的有以下几种。
1、煤矿巷道分类方案表12-1为我国《煤矿巷道软岩分类的建议》中的分类方案，将软岩分为3类，其中累计得分一项由表12-2给出。
表12-1 煤矿软岩巷道综合分类方案注：水平变形是指巷道掘出后，一次锚喷支护时，两侧墙位移的总和取大值；围岩松动圈指巷道掘进后，测得围岩纵波速度降低范围的平均值。
表12-2 煤矿巷道软岩分类判别指标2、国家软质岩分类标准《工程岩体分级标准》（1991年送审稿）中关于软质岩的国家标准是：1）岩石坚硬程度岩石坚硬程度按表12-3定性划分为较软岩、软岩和极软岩3类。
2）岩石风化程度岩石风化程度按表12-4划分为未风化至全风化5类。
表12-3 软质岩坚硬程度的定性划分表12-4 岩石风化程度的划分3）岩体完整程度的定性划分①岩体完整程度可按表12-5定性划分为完整至极破碎5类。
②结构面的结合程度，可根据结构面特征按表12-6划分为结合好至结合很差4类。
表12-5 岩体完整程度的定性划分表12-6 结构面结合程度的划分4）定量指标的确定和划分①岩石坚硬程度的定量指标采用岩石单轴饱和抗压强度（R c）。
强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述
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。
- 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)。
木棚支护
4 软岩巷道支护方式及各种支护方法
岩巷支护
岩巷支护由料石，混泥土砌碹支护演变到推广使用锚喷支护、 锚网喷支护，支护强度大大加强，巷道掘进速度大幅度提高。锚喷 支护工艺为：岩石暴露后，先对顶板拱基线以上基本成型的巷道初 喷沙浆(10-20mm厚)护顶作临时支护，然后打锚杆挂金属网喷浆进 行二次支护达到成巷为永久巷道。在破碎岩体中还需架设U型钢支 护，以支撑围岩，增加抵抗围岩压力的能力。 锚杆支护参数在实践中也不断地改变，锚杆长度由1.5m变为 1.8m;锚杆的材料由靠摩擦力实现全长锚固的管缝式锚杆变为高锚 固力的树脂锚杆。锚杆的支护规格由0.8×1.m变为0.7×0.7m提高 了锚杆支护形成的组合拱的厚度和强度。
1 软岩分类及特征
软岩仅是地质岩体中一部分，但却是地质介质中极为复杂的部分。按照 软岩自然特征、物理化学特性。以及在上程力的作用下产生显著变形的机理 作为分类的主要依据，软岩分为五类:即低强度软岩、膨胀性软岩、高应力软 岩、节理化软岩和复合型软岩。软岩有别于硬岩而独具的特性有以下几点： 1）可塑性，由于软岩胶结程度差，结构疏松，孔隙率高，强度低，粘土 矿物亲水性强，在工程力和水的作用下矿物质分子结构发生变化，吸附水分 子形成水化膜，从而使岩石具有极大的吸塑性，岩石强度急剧降低，在无控 制条件下失去自身支承能力。 2）膨胀性，软岩在水作用下产生体积膨胀现象。 3）崩解性，软岩在物理、化学、力学、因素都作用下发生鳞片状解体 4）流变性，有韧性的软岩受力发生流变，其过程与时间密切相关的特 性 5）易扰动性，由于软岩的内部结构特点，软岩对抗外界环境扰动的能力 极差，对施工震动、吸水膨胀、软化泥化、暴露风化等影响极为敏感。
2 国内外软岩巷道支护的发展与现状
国 内 软 岩 巷 道 支 护 技 术 发 展
在50、60年代，我国煤矿平均开采深度基本在300m 以下，一般采用砌暄加固就可使巷道保持稳定 70年代吸收了国外新奥法施工经验，锚喷支护在软岩巷道中得到了很好 的应用，并出现了锚喷网与料石谴联合支护及条带谴支护等方式。 80年代大力发展了全封闭可缩性支架及锚喷网联合支护方式，并采用 锚喷支护方式与大型钢筋混凝土弧板联合支护，此外还出现了各种适 合软岩支护的新型锚杆、柔性喷层等。
20世纪70年代，萨拉 蒙（M.D.Salamon） 等又提出了《能量支 护理论》
日本的山地宏和樱 井春提出了围岩的 《应变控制理论》
3 软岩巷道支护特点及围岩控制原理
围岩软，强度低 软岩易风化、遇水易膨胀
软岩巷道 支护特点
软岩巷道的地压大、来压快、变形大、 变形持续时间长。
软岩巷道围岩自承载能力低
4）联合支护 联合支护系指采用多种不同性能的单一支护的 组合结构，根据我国近十年软岩工程支护的经验， 锚喷支护作为一次支护方法，是联合支护的基础， 组成了各种联合支护形式：喷锚—喷联合支护，锚 喷—U型钢架联合支护，锚喷—砌碹联合支护和锚 喷—弧板联合支护等。
联合支护 锚喷+注浆加固 锚喷+U型钢可缩性支架 锚喷+弧板支架 U型钢可缩性支架+注浆 加固 锚喷+注浆型钢可缩性支 架等
于学馥等人提出 了《轴变论理论》 和《开挖系统控 制理论》。
何满潮教授提出了 《关键部位耦合组 合支护理论》 何满潮教授提 出了《软岩工 程力学支护理 论》
冯豫、郑雨天、陆 家梁、朱效嘉等人 在总结新奥法支护 的基础上，提出了 《联合支护技术》
2 国内外软岩巷道支护的发展与现状
20世纪初发展的巷道支护 理论——古典压力理论， 代表有：海姆（A.Haim）、 朗金（W.J.M.Rankine） 和金尼克（A.H. И н и к ）理论
金属支架
4 软岩巷道支护方式及几种支护方法
3）砌碹支护 在20世纪60年代以来，砌谴支护曾作为软岩巷 道的一种主要支护形式。该支护具有承载能力大、 稳定性强等特点，并且在料石间夹有可缩垫层时， 还具有一定的可缩变形能力。但是，由于碹体属刚 性支架，一般不适应围岩变形很大的软岩巷道支护 砌碹支护 料石 砖 混泥土 钢筋混泥土
4 软岩巷道支护方式及各种支护方法
煤巷支护
煤巷支护传统采用木棚支护，其后石材整体式支护，用料石、 混凝土或钢筋混凝土砌筑成的连续整体式支架。到二十世纪八十 年代逐步演变为矿用工字钢支护，虽然对围岩的支护强度大大提 高了，但由于上字钢的梯形支护承受顶压能力差，常常出现顶梁 弯曲，梁腿钻进底板或弯曲破坏。 随着矿井逐步向深部区的开采，地应力的增大，引进采用了 25# U型钢支护改变了对围岩的支护方式，减小了顶压对巷道的 破坏程度，进而又更替使用了更大强度的29#U型钢，使巷道的 支护强度得到了更进一步的提高。在采用U型钢网支护的过程中， 通过卸压使高应力区向围岩深部转移，减少了围岩高应力对支架 的破坏。实施迎头煤层注水，增大煤层粘结力，减小围岩松动圈 范围，防止煤墙片帮和冒顶，提高了支护效果。
软岩巷道支护简介
纲要
1 软岩分类及特征 2 国内外软岩巷道支护的发展与现状 3 软岩巷道支护特点及围岩控制原理 4 软岩巷道支护方式及各种支护方法 5 煤矿软岩巷道工程的设计方法 6 煤矿软岩巷道工程存在的问题 7 煤矿软岩巷道工程支护的展望
引言
软岩巷道工程是软岩工程的一个主要组成部分。我国许 多煤矿巷道布置在松软围岩中，而松软围岩具有强度低、膨 胀性和流变形严重等特点，影响着矿井的安全生产和经济效 益，随着煤炭工业的发展，开采深度的日益增大，目前在全 国有许多矿井存在严峻的软岩巷道支护技术问题。由于软岩 巷道工程所处的复杂工程地质条件，其支护问题一直是困扰 我国煤炭生产的一个主要问题，同时这也是采矿界和煤炭生 产企业关注和研究的主要对象。选择合理的支护方式不仅对 煤炭生产的安全至关重要，而且对提高煤炭企业的经济效益 也有着很大的影响。
2 国内外软岩巷道支护的发展与现状
由董方庭教授 等人提出的 《围岩松动圈 理论》
以郑雨天教授、孙 钧教授和朱效嘉教 授为代表的学者在 联合支护的基础上 提出了《锚喷—弧 板支护理论》
陈宗基院士在20世 纪60年代从大量工 程实践中总结出 《岩性支护理论》
国内软岩 巷道支护理 论发展
数值计算方法，如 有限元、有限差分、 边界元，离散元， 代表软件：ANSYS、 ADINA、UDEC、FLAC 散体压力理论，代表： 太沙基（K.Terzaghi） 和普氏（M.M. Пр о т о д ъя к ο н о в ）理论
国外软岩 巷道支护理 论发展
奥地利学者 Rabeewciz在20 世纪60年代提出 了《新奥法理论》
90年代以来，采用锚喷支护与注浆锚杆注浆加固围岩相结合，以及 注浆加固与可缩性支架相结合，加强底角支护等，取得了较好的技 术经济效果，且在矿压理论和支扩理论方面都取得了较大进步。
2 国内外软岩巷道支护的发展与现状
国外软岩巷道支护技术发展
德国、英国、法国、波兰等西欧国家直至80年代巷道支护仍以金属支架为主， 在浅部巷道支护中金属支架用量约占支护总量的70%左右，并取得良好的支护效果。 20世纪90年代初，美国、澳大利亚等国大力发展高预应力高强锚杆支护技术；美国、 澳大利亚在近十年的煤矿深部井采中，一直以锚喷支护为主体进行联合支护，深部 不稳定围岩一般采用锚喷网、组合锚杆(喷网)、高强超长锚杆(喷网)等支护形式，对 于深部极不稳定围岩主要采用组合锚杆析架与锚索支护、锚喷网与锚索联合支护等 形式。目前，西欧大多数国家各类型的锚杆支护、锚索支护及联合支护约占软岩巷 道支护总量的90%；俄罗斯顿巴斯地区深部巷道以支撑能力大的ACrl、ACrZ以及 AK新型锚杆，其支撑能力为190一330kN，同时可用高强度托板钢带，形成锚网带 联合支护137一l，取得了良好的支护效果和经济效益；德国主要矿井开采进入深部 岩层，深部软岩巷道支护主要采用锚杆、锚索、注浆和封闭型的钢构混凝土衬砌组 成的多重高强联合支护，支护效果显著，但导致其开采支护成本昂贵。
软岩巷道的地压特征是四周来压，不仅有顶压、侧 压，还有底压，因而软岩巷道都出现一定量的底鼓。 深度大，应力水平高
3 软岩巷道支护特点及围岩控制原理
软岩巷道围岩控制原理
软岩巷道支护控制原理体现在以下三方面:一是通过注浆或锚杆提高围岩自身 的强度，二是利用锚索充分调动深部围岩的强度，三是提高支护强度，阻止围岩 蠕变。 顶底板和两帮构成巷道承载结构，顶板、底板和两帮组成一个不可分割的系 统。支承压力通过两帮传递给底板，两帮岩体在巷道内移动的同时挤压破碎底板 岩层，引起破碎岩体之间的滑移、剪胀，从而旨起强烈底鼓，同时加剧两帮的破 坏。顶板软弱下沉，两帮向巷道内移动;两帮软弱，难以承受顶板传递的支承压力， 导致顶板下沉，两帮向巷道内移动顶板与底板的相互作用通过两帮传递，当顶板 为软弱岩层，两帮产生向巷道内位移，底板岩层在水平应力的作用下向巷道内移 动，加剧底鼓;当底板岩层为软弱岩层时，受支承压力作用而下沉，导致顶板下沉 甚至离层，影响顶板的稳定性，从而进一步加剧底鼓。 因此，要想有效地支护多种变形力学复合的软岩巷道，单一的支护方法是难 于奏效的，必须采取综合、联合支护方法，抓住关键变形力学机理，连带附加变 形力学机理，合理运用综合型支护向单一型支护转化，从而达到软岩巷道变形控 制的目的。
4 软岩巷道支护方式及各种支护方法
软岩巷道各种支护方法
1）棚式支护 由于松软岩层中巷道围岩变形较大，通常采用预留断 面可缩性金属支架支护，我国目前采用的架型有:梯形、拱 形和环形。架型的选择应根据转岩的变形和压力的大小等 指标来确定。 2）锚喷支护 适用于软岩巷道锚喷支护类型主要有锚杆喷射混凝土 和锚杆钢筋网喷射混凝土。根据现场实际情况，设计参数 包括巷道断面、锚杆类型和布置方式、喷层厚度、钢筋网 规格等 锚喷支护 棚式支护 金属锚杆、锚索 梯形金属支架 木锚杆 拱形可缩金属支架 竹锚杆 木支架 金属网 钢筋混泥土支架 混凝土
4 软岩巷道支护方式及各种支护方法
随着矿井向深部区的转移，矿山压力的增大，以上支护方式已 不能够满足岩巷支护的需要巷道所处的围岩性质发生变化，围岩破 碎且有构造应力的影响，导致锚喷支护巷道变形严重，经多次翻修 也未能阻止部分地段巷道的变形，但采用锚喷支护与U型钢棚支护的 地段支护效果较佳。 锚网喷+U型钢+壁后注浆+锚索补强支护方式，通过在小少煤矿 井底车场、中央变电所及水仓的成功应用，为此种支护方式在软岩 巷道中支护提供了范例。 此种支护方式充分利用了“围岩小再是纯粹的载荷体，而是能 够被利用的承载体”的原理，使巷道支护与围岩相互作用共同承载， 通过锚网支护形成并增厚组合，拱壁后注浆，锚索主动支护，使巷 道支护与围岩成为一个整体起到共同承载的作用，提高了巷道的支 护效果。