深部软岩煤巷交叉点刷大支护新技术
深部软岩地下工程交叉点分类及支护对策研究
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圈 2 正“ 型交叉点示意圈 r’
巷道 A
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…
叉部位围岩处于单 向受力状态 , 该部位 围岩较难维 护 , 支 使得 在 护时必须采取特殊 的加固措施 。 ()T 型交叉点 : 2“ ” 该类交叉点可 以分为正“ ” T 型交叉 点和斜
软岩地下工程 交叉点问题 , 目前对其分类及 支护对 策研 究方 面还很不 完善 、 系统 。首先 简要 对深部 软岩地 下工程 但 不
交叉点进行 分类, 然后总结其变形破 坏特 点, 分析其影响 因素 , 并且介绍 了深部软 岩地 下工程交叉 点的 支护 对策及 力学 原理。还通过现 场工程 实 例详细分析 了深部软岩地 下工程 交叉点 支护对 策 , 并进行参 数设计 , 同时也对 支护 效果进行
分析。
关键词 : 深部软岩 ; 地下工程 ; 交叉点 ; 支护对策
深部软岩地 下工 程由于 其埋藏较 深、 地应 力较 大, 并且 受到 工程扰动影响 , , 因此 其稳定性控制 的难度也随之变大 。但是 , 深
部地下工程交叉点由于其断面较大, 并且, 空间位置关系相对复
杂, 同时受应力集 中的影响 , 尤其是处于软岩 中的交叉点 , 由于软 岩巷道变形量大 , 护条件相对恶化 , 支 失稳翻修屡屡 出现 , 给施工 带来很大的困难 , 不仅支护成本增加 , 同时施工工期增加 , 而且造
中图分 类号 : 5+ 3 文献标 识码 : U4 7 . B
软岩巷道交岔点支护实践
软岩巷道交岔点支护实践发布时间:2023-02-21T05:21:36.785Z 来源:《福光技术》2023年2期作者:周玉民李洋王宝权[导读] 我国许多煤矿巷道布置在松软围岩中。
从上世纪80年代起,国内外专家、学者为软岩巷道支护的研究、实践付出了大量心血,取得了一项项科研成果,为软岩巷道支护指明了方向。
铁法煤业集团大强煤矿有限公司 112500摘要:深部条件下的矿井交岔点工程作为矿井运输的咽喉部位,由于具有断面跨度大、结构复杂、支护难度大、施工工艺复杂等特点,支护难度一般比较大。
通过0908运顺材料道交岔点工程支护实践,总结了深井软岩条件下交岔点支护关键技术,即采用“锚网索+U型刚架耦合支护”形式、三心拱断面、钢带配合锚杆钢筋网支护和施工底脚锁腿锚索的多措并施的交岔点支护技术,解决了交岔点支护难度大的技术难题,取得了良好的支护效果。
关键词:交岔点;耦合支护;三心拱;锁腿锚索我国许多煤矿巷道布置在松软围岩中。
从上世纪80年代起,国内外专家、学者为软岩巷道支护的研究、实践付出了大量心血,取得了一项项科研成果,为软岩巷道支护指明了方向。
不同于一般巷道,深部条件下的矿井交岔点工程作为矿井运输的咽喉部位,由于具有断面跨度大、结构复杂、支护难度大、施工工艺复杂等特点,支护难度一般比较大。
因此,合理确定交岔点断面形状及尺寸,对提高交岔点断面利用率,减少工程量,节省投资均具有现实意义。
1工程概况0908运顺材料道交岔点位于九采区西部-890m水平西翼轨道,埋深1000m。
为0908工作面运输顺槽采掘期间服务,服务期限为5年。
1.1地质条件交岔点附近煤层及顶底板30m范围内岩性如下。
煤层顶板:直接顶为泥岩、泥质灰岩互层。
泥岩单层厚度2.45m~3.66m,黑色、块状、平坦状断口。
泥质灰岩单层厚度0.52m~0.81m,绿色、块状、参差状断口、致密。
基本底为泥岩,厚度44.64m,黑色、块状、平坦状断口、有滑面构造、含原油。
深部软岩巷道支护技术探讨与实践
其 支 护 结 构 应 选择 合适 的支 护 技 术 。
作者简介 : 张福 希 (9 8 ) 男 , 专 , 南鹤 壁 人 , 在 河 南煤 化 鹤 煤 五 矿 17 一 , 大 河 现
23 采 用 一 次 成 巷 到 底 , 可 能地 缩 短巷 帮 围 岩 的 暴 露 时 间 , 斗 机 生 产 科 从 事 技 术 I 作 . - 尽 耙 曾在 市级 以上 媒 体 发 表 稿 件 10余 篇 。 0 距 工 作 面 每 2 m 推 进 一 次 , 索 、 棚 紧跟 其 后 , 到 及 时 支 护 。 0 锚 架 得 2 合 理 选 择 巷 道 断 面 形 状 与 尺 寸 , 以小 断 面 和 受 力 较 好 的 圆形 或 . 4 [ 任编辑 : 静] 责 汤
散破 碎 、 构 疏 松 、 重 小 、 隙 率 高 、 度 低 。 结 容 孔 强 布置 , 属 网 采 用 5 金 mm 钢 筋 焊 接 而 成 , 网片 尺 寸为 8 0 l Om , 0 x lO m 网 1 矿压大 、 压迅速 、 . 2 来 自稳性 差 。由 于 埋 深 较 大 , 用 于巷 道 的垂 直 作 目尺 寸 为 l O l O m。锚 索 采 用 1 .x O O m 钢 绞 线 . 个 锚 孔 装 O xOm 78 8 O m 每 应力 和 水 平 应 力 相 应 增 大 , 压显 现 剧 烈 。 矿 三 个 树 脂 药 卷 , 、 、 速 药 卷各 一 个 , 快 中 慢 间排 距 为 80 m。 射 混 凝 土 0m 喷 1 受 采 动 影 响 , 道 围 岩破 坏 变 形 严 重 。 . 3 巷 厚 度 为 lO Omm。 1 支护结构选择不合理 , . 4 以前 矿 选 用 U 9型钢 棚 , 2护 的认 识 及 对 策
深部软岩巷道交叉点钢支架承载能力补强新技术
深部软岩巷道交叉点钢支架承载能力补强新技术摘要:提出了一种液压抬棚配合U型钢可缩支架的互补控制技术,弥补了深部软岩巷道交叉点支护中U 型钢支架承载能力和稳定性不足的问题。
采用补强技术后的巷道交叉点返修率降低,支护效果明显,保证了巷道的稳定,具有很好的推广应用价值。
关键词:深部软岩巷道交叉点钢支架承载力补强技术随着我国煤矿开采深度逐渐增加,围岩物理力学条件和地应力场环境恶化,特别是巷道交叉点处更显著,支护多采用U型钢支架,此方法具有支护强度大的特点,但是巷道返修工艺复杂,目前深部煤巷返修率高达70%[1]。
开滦某矿山运输大巷属软岩巷道,采用U型钢支架支护后6~12个月出现了跪腿现象,棚顶出现扁平甚至V形破坏,严重影响了巷道的稳定性。
目前,国内外学者针对U型钢支架承载能力补强技术众多,如高阻可缩性U型钢和高强度锚索为主的棚索协调支护技术,高强度、高预紧力锚网索配合U型钢可缩支架的互补控制技术,U型钢壁后注浆技术、底板注浆技术等,并已应用于工程实践,均较好地控制了巷道围岩的稳定性[2-6]。
笔者经过多年井下支护技术积累,提出了一种液压抬棚配合U 型钢可缩支架的互补控制技术。
该方法具有可调压、测压、施工方便、重复利用等优点。
并在开滦某矿山等到了很好的使用效果。
1 工程背景开滦某矿山深部软岩巷道U型钢补强位置为五采12 s边眼下口,与横川交叉处,横川为架棚支护,采用10.4 m2GU-25支架,棚距600±100 mm,巷宽4.2 m,高2.3 m,抬棚位置为锚网支护,高2.4 m,宽4.5 m以上。
抬棚位置顶板为细砂岩,挑板2 m左右,底根见0.5 m 左右12 s煤。
横川车窝为锚网支护,有11.4 kW绞车一台。
巷道内布置4根动力电缆,以及监测线、电话线等信号电缆4根,压风、供水管路各一根。
2 液压抬棚制作与施工工艺抬棚使用GU29-10.4 m2的金属拱型支架做脸,插梁使用长3.5 m 的GU29型钢插梁26根,抬棚使用配套三角架、护板和掩护梁等。
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。
深部交岔点大断面软岩巷道支护对策研究
0 引 言
随 着 东 庞 矿 开 采 深 度 的不 断 增 加 , 质 环境 不 断 变 化 . 得 深 部 地 使 23 I 高应 力 .. 软 岩 巷 道稳 定 性 控 制 问 题 成 为 影 响 矿井 进 入 深 部 后 的 开 采 接 续 、 及 危 由 于巷 道 大 部 分 地 段 为 软 弱 破 碎 的 泥 岩 和砂 质 泥岩 , 护难 度 系 支 安 全 生产 的重 大 技 术 难 题f 而交 岔点 作 为 矿 井 运 输 的 咽 喉部 位 . ” 。 因断 数 ( f大 , 须选 用 有 控 制 底 臌 的封 闭 式 复 合 支 护 系统 。 D) 必 面 大 同 时受 应 力 集 中及 周 边 工 程扰 动等 影 响 ,造 成 支 护 条 件 恶 劣 , 严 232 节 理 化 岩 体 .. 重 影 响 矿井 安 全 生 产 。 深 部欹 岩巷 道 因其 所 处 的 复 杂 的 工程 地 质 环 而 现场工程岩体勘察结果表明 , 该巷 道 岩体 破 碎 , 节理 裂 隙发 育 , 属 境 及 围 岩具 有 的大 变 形 力 学 特性 , 定 了传 统 的支 护 形 式 无 法 满 足 深 决 Ⅲ~ 类较 破碎 的 岩体 。 Ⅳ 部 巷 道 工程 支 护 的需 要 , 其 原 因是 在 深部 巷 道 传 统 支 护 设 计 和 施 工 究 233 膨 胀 性 软 岩 底 板 .. 过程 中 多种 支 护 材 料 之 问 、 护 材料 与 围岩 间不 能 实 现 一 体 化 耦 合 控 支 由 于采 用 开放 式 支 护 , 板 没 有 得 到 有 效 控 制 , 膨 胀 性 矿物 成 底 含 制 。 文 针 对 传 统 支 护 设 计 方 法 和施 工 过 程 中 的不 足 , 用 非线 性 大 本 运 分较 多 的底 板 岩层 遇 水 膨 胀 , 剧 了 底 臌 变 形 . 围 岩 性 质 进 一 步 恶 加 使 变形 力 学 设 计 方 法 和 锚 网 索 耦合 支 护设 计 思 想 , 软 岩 巷 遭 变 形 破 坏 从 化。 的机 理 分析 人 手 , 出 锚 网 索 耦 合 支 护 设 计 优 化 方 案 , 成 功 应 用 于 提 并 234 支 护 体 与 围 岩 不耦 合 .. 现 场 。 得 了 良好 的 支 护 效果 。 取 由于 围 岩 所 处 地 质 条件 的 复杂 性 和 原 有 支 护 参 数 不 合 理 , 成 锚 造 网和 围岩 不 耦 合 。 棚 腿 出 现 明 显 收缩 , 其 原 因该 巷 道 恰 处 于构 造 向 究 1 工 程 地 质 条 件分 析
深部矿井软岩巷道支护技术应用
深部矿井软岩巷道支护技术应用发表时间:2019-12-27T10:12:44.800Z 来源:《工程管理前沿》2019年23期作者:张贵[导读] 顾桥矿属于深部矿井,矿压较大,部分巷道因受地压和采动影响出现了不同程度的损坏摘要:顾桥矿属于深部矿井,矿压较大,部分巷道因受地压和采动影响出现了不同程度的损坏 ,采用传统的支护方式进行修复 ,不但修复工程量大而且效果也不甚理想 ;注浆与联合支护是一种新型的主动支护技术 ,具有施工工艺简单、易操作、适应性强的特点 ,采用根据其机理设计的参数、工艺进行了施工 ,不但较好的解决了巷道维修问题 , 提高了软岩巷道使用寿命,减少了巷道维修,确保了矿井正常生产和工作面接替。
关键词:巷道支护;软岩巷道;注浆;联合支护淮河能源控股集团煤业分公司顾桥矿属高瓦斯、高地温、高地压矿井。
矿某胶带机大巷岩性主要为砂质泥岩、煤线、泥岩,巷道施工过程采用了三种支护方式和两种注浆工艺。
三种支护方式为联合支护、主动支护和被动支护。
其中,联合支护长度288m,主动支护长度34m,被动支护长度27m;两种注浆工艺为超前注浆和滞后注浆,两种注浆工艺贯穿整条巷道施工过程。
1软岩定义及软岩巷道破坏机理?软岩,顾名思义就是那些在工程实施阶段受到工程力作用,很容易发生明显形变的工程岩体,对于这类的工程岩体,在实际的工程中很难对其进行支护。
软岩具有特殊的自然、物理、化学特征,是地质岩体中在介质范围极为复杂的一部分,软岩与硬岩的区别较为明显,主要表现在可塑性、膨胀性、崩解性、流变性以及易扰动性上。
所以并不能通过传统的硬岩的支护手段对软岩巷道进行支护,要综合考虑其特点制定专门的设计方案,其具体的特点为具有可塑性、膨胀性、崩解性、?流变性、扰动性;总的来说,软岩的特征明显,辨别容易,在工程施工中受到工程力的作用产生形变也是对其进行分类的一大依据。
软岩大体上分为五类:低强度、高应力、膨胀性、复合型、节理化。
?巷道埋深大,掘进过程中围岩应力重新分布,巷道变形量大,尤其在过断层后,顶底板相对位移量较大,为保证断面需进行挑顶维修。
论深部软岩巷道支护技术系统工程方法
入的精力更多。传统施工与支护方法在巷道完成后 不久就 出现变形破坏 , 的在未投入使用前就多次 有 返 修 , 仅增 加 了企 业 成 本 , 不 而且 还 威 胁 生产 安 全 。 由于软 岩巷 道 是处 于 复 杂地 层 中 的特 殊 工 程 结 构 , 其 稳定 与否 受 地 质 条 件 、 应 力 环 境 、 工 方 法 、 地 施 巷 道 自身 断 面大小 、 面形式 、 护 方式 等 多种 因素 的 断 支 影 响 , 仅从 巷 道 开 挖 后 的受 力 状 态 考 虑巷 道 的 支 仅 护 问题 , 有一 定 的局 限性 和被 动性 , 道 支 护 的效 果 巷 也往 往 不理 想 。 因此 , 不断探 索 、 究适 合 深部 软 岩 研 巷道 支护 的新 理 论 、 技 术 、 材 料 , 新 新 已成 为深 部 开 采 的研究 热 点和核 心 之一 。 笔 者 运 用 系统 工 程 的方 法 , 析 深 部 软岩 巷 道 分 支护 问题 , 从地 质 勘察 、 巷道 位 置 的选 取 就开 始考 虑 巷道 的支护问题 , 使支护工作前移 , 并从勘察 、 设计 、 施工 、 测与 维护 等方 面进 行 了全方 位分 析 。 监
21 年 l 月 02 O
矿 业安 全 与 环 保
第3 卷第5 9 期
论 深 部软 岩巷 道支 护技 术 系统 工程 方法
王新 军 , 翟加 文
( 平顶山天安煤业股份有限公 司 朝川矿 , 河南 平顶 山 4 7 2 ) 65 3
摘 要 : 对 以持 续 变形 、 变为 主要特 征 的深 部 软 岩巷 道 支 护 问题 , 针 流 分析 了传 统 施工 与 支护 方 法存 在 的 多方 面 薄弱 点 , 合矿 区实践 , 出 了从巷 道 的层 位选 择 、 面大 小 与形 状 设 计 、 工工 艺、 护 方 结 提 断 施 支 式、 维护 方 法等全 过程 考虑 巷道 支护 的 系统工 程 方 法 , 以指 导软 岩 巷道 支 护 工作 中 的各个 环 节 , 提 高 对
煤矿深部软岩巷道支护方法浅探
煤矿深部软岩巷道支护方法浅探发布时间:2022-09-01T12:36:42.572Z 来源:《科技新时代》2022年2月3期作者:秦振新[导读] 巷道支护要结合实际情况践行过程化分秦振新中煤第三建设(集团)有限责任公司摘要:巷道支护要结合实际情况践行过程化分析,全面建立多元应用模式,保证相应的支护设计方案都能发挥其实际作用,提升支护效果的同时,减少安全隐患造成的损失。
为此,文章就煤矿深部软岩巷道支护方法展开探究。
关键词:煤矿;深部开采;巷道;支护方法1.软岩概述较为常见的软岩主要分为两类。
第一类是地质软岩,其具有强度较低、空隙率较大的特点,并且围岩结构的胶结效果较差,加之结构面切割或者是风化因素造成的影响,就会出现大量膨胀性黏土矿物,因此,将松散软弱岩层统称为地质软岩。
第二类是工程软岩,在巷道工程力的实际作用环境中,工程岩体出现异常的变形,此时,巷道工程力会集中作用在岩体位置。
与此同时,应力水平的增高,也会提升塑性变形的强度。
2.煤矿深部软岩巷道支护方法(1)明确支护原理针对煤矿深部软岩巷道的情况和特点,完善相应的支护方案,保证支护效果不仅能有效对围岩予以控制,还要对支护时间予以控制。
所谓最佳支护时间,就是将围岩自撑力和以变形为形式转化的工程力达到最大,确保最佳支护时间能满足工程实际需求。
本文以XC煤矿工程项目为例,工程项目SX层为可采煤层,平均厚度为7.1m,并且区域内地质储量较好,可供开采的煤矿储量约为6700万吨,分为东西两区。
其中,东区的倾角为15°以上、西区的倾角为15°以下。
结合煤矿企业制定的基础计划,需要对其进行水平方向的拓展,为了保证稳定性,要对深部开采软岩巷道进行变形控制,主要是因为检测发展拱部喷体出现了锚索、锚杆断裂的问题,且变形下沉量超过400mm。
另外,深部高应力软岩巷道支护处理工序中,巷道在开挖处理工作结束后,围岩的应力参数会重新布局,应力高度集中时巷道围岩进入塑性状态,而在应力向着纵向深层次区域偏移后,其应力的集中度就会随之降低,围岩的强度则会优化。
超大工作面软岩复杂巷道的支护技术
4105 工作面两巷设计支护形式为: 4105 上顺在受采空区及 断层影响地段 采用锚、网、喷+ 锚梁+ U 型棚联合支护; 地质条件较好地段采用锚、网、喷+ 锚梁联 合支护。 4105 切眼沿正常煤层施工地段采用锚、 网、喷+ 锚梁联合支护; 过落差 6m 的断层 地段采用 锚、网、喷 + 锚 梁+ U 型棚联合 支护。 4105 下顺临近 4109 工作面采空区地段 采用锚、网、喷+ 锚梁+ U 型棚联合支护; 受 4109 工作面采空区影响较小块段采用锚、 网、喷+ 锚梁联合支护。
据接续安排, 4109 工作面于 1 月 31 日停采, 而 4105 下顺根据接续预计于 12 月 份开始准备, 存在 4109 采动压力对 4105 下 顺的影响, 并且 4105 下顺开口于 4109 上顺 联络巷, 开 口位置 据 4109 停 采线 约 75m , 停采线前后巷道将受 4109 采动压力影响剧 烈影响, 需加强支护。
2008 年第 2 期
煤矿支护
17
13 断层落差 14m、倾角 60 。F 1- 7 南倾断 层为煤 2 中揭露断层, 落差 12m, 按断层倾 角 60 推到煤 4 中落差 12m。F 6- 1、F113 两断层 局部 实际 揭露 验证, 断层 位置、 走向总体 为根据 煤 2 中揭 露断层 推到煤 4 中。工作面西南 部工作面内有 F 1- 3 南倾 断层, 落差 6m, 倾角 55 , F1- 3 南倾断层 为 4109 上顺打钻探明断层, 该断层位于工 作面中部, 钻探处落差 6m , 预计切眼处落 差 4~ 5m。f1 断层南倾, 落差 3m , 为钻探 探测断层; f2 断层北倾, 落差 4m , 为钻探 探测断层。
陈四楼煤矿深部软岩巷道支护工艺
的其 它 深部 采 区软 岩 巷道 支 护 方案 的选 择 有 重要 的指导 意 义。 关键词 : 深部 巷 道 软岩巷道 壁 后 注 浆 支护 工 艺
Ab s t r a c t : Ch e n s i l o u c o a I mi n i n g a r e a b e l t d o wn t h e r o a d wa y wi t h b o l t i n g a n d s h o t c r e t i n g f a i l u r e a n a l y s i s b a s e d o n f i f t e e n mi n i n g a r e a, a n d p e d e s t r i a n d o wn t h e l a n e, s u r r o u n d i n g r o c k c r u s h i n g, b u r i a l d ep t h, p r e s s u r e i s b i g, d i f f i c u l t t o s u p p o r t i n t u n n e c l o n s t r u c t i o n, t u n n e l a n c h o r a g e o f d i f f e r e n c e, a n c h o r c a n
计 正常涌水量 为 3 0 m3 / h , 最 大涌水量 为 6 0 m, 3 / h 。而巷道掘
s u r f a c e, t h e s u p p o r t i n g s c h e me c a n e f f e c t i v e l y c o n t r o l t h e d e -
s u p p or t s c h e me . .
开滦矿区深部矿井软岩巷道支护技术研究
2 1 研 究 方 法 .
道 的特点 ,以根 本 调 动 和 提 高 围 岩 自身 强 度 为核 心 ,以改 变 围岩 的力学状 态 为切入 点 ,采取 系列 手
段 ,确 定 巷道 支护 的科学 设 计方案 ,实 现施 工进程
和效 果 的最佳 。其 基本架 构 是 :在 主动支护 理念 指
高 ,巷道 支护破 坏后 再修 复 非常 困难 。 同时 ,国 内
对巷 道支 护普遍 存 在 着 设计 与 现场 施 工 脱 节 问题 ,
合高强 度支 护体 系 。其 主要 原理是 软岩 岩石 力学及
锚 注支 护 和注浆 加 固机理 。针 对复 杂应 力下 软岩巷
所有 这些 ,已成 为 开滦矿 区深部巷 道 支护亟 待解 决
1 问题 的提 出
1 1 国 内外 现状 .
提高 围岩 自身 强 度 和 改变 围 岩 的 力 学 状 态 为切 入
点 ,以 自主原 创为起 点 、现 场反 复实践 为基 点 ,紧
紧 围绕 改善 围岩结 构及 其物理 力学 性质 、适 时 随机 加 固 同岩 这 一 根 本 ,着 力 实 施 “ 空 置 换 、激 隙 预 泄压 、构 建 似 均 质 连 续 同 性 高 强 度 新 型 支 护 体 ” 等关 键技 术 。
受 复杂 应力影 响 的软 岩巷道 达 8 0 m,而且 已有 的 0k
优化 出一定 的预 留空 问之合 理尺 度 ;根据 围岩性 质
确定 置换 的部 位及 其 范嗣 ;根据 巷道 服务 内容确 定 相关 参数 。通 过技 术 手段 ,主动 诱 导周边 围岩 体 内 叠加 应 力 的释放 或 向深 部转 移 ,激活 周边 围岩体 内
煤矿井下软岩巷道施工支护技术研究应用
煤矿井下软岩巷道施工支护技术研究应用摘要: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。
关键字:煤矿井下;软岩巷道施工;支护技术;研究应用1软岩的特性1.1软岩的临界荷载临界荷载是软岩固有的一种物理属性,通过软岩的工程力学实验表明:当软岩外部压力低于临界荷载时,岩体内部结构不会发生明显改变,整个岩体呈现出相对稳定的状态,力学曲线保持平直;随后,人为增加岩体外部工程压力,使压力逐渐趋近于临界荷载,则岩体内部预应力增加;通过继续增加工程压力,当工程压力超过软岩的临界荷载时,岩体就会发生明显的变形特性。
1.2软化临界深度临界深度与临界荷载是一组相互对应的概念,从两种软岩特性的支护应用上来看,临界深度更能反映软岩的塑性变形情况:在巷道位置较浅的情况下,软化临界深度较小,软岩不会出现明显的变形,此时开展软岩巷道的支护施工较为简单;但是当巷道位置达到软化临界深度时,围岩会产生大的塑性变形,并伴随有支护难、大地压等问题。
相关技术人员应当在岩体软化临界深度之前开展支护施工,以便于降低工作难度,保证支护施工质量。
2巷道变形的原因和支护原理2.1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。
深部软岩巷道支护技术研究
【 收稿 日期 】20 0 7-0 0 3- 5 【 作者简介】 李本涛 ( 9 8 ,男 ,江苏徐州人 ,高级工程师 , 1 一) 6 在读硕士研究生 ,现任旗山矿副总工程师。
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总第 7 6期
煤 矿 开 采
Jn 2 o ue 07
深部 软岩巷道支护技 术研 究
李本 涛 ,袁 琦
( .中国矿业大学 能源与安全工程 学院,江苏 徐州 2 10 ;2 1 2 0 8 .徐州矿务集团有 限公 司,江苏 徐州 2 10 ) 20 6
[ 摘
要]
随着开采深度加 大,在掘进过程 中,巷道 出现 了顶板 下沉严重 、底鼓和 两帮收 缩量
具 体 的支护形 式及参 数见 图 1 。
伏较大 ,斜轴斜穿巷道中部 ,中间低两翼高 ,跨度
10 0 m。平行 于不牢 河 轴发 育 有潘 1号 、新 l 新 3及 1 号落 差 1m 以上 的 3条 断层 。各 断 层 皆 以高 角 1 0 度 同 向正断层 为 主 ,预计 在 中部将存 在 其伴生 的小
( )可 缩 性 支 架 :选 用 U 9型钢 ,架 间距 为 6 2
7 mm。 O
l 0 水平北 翼轨 道联 络大 巷为 一l 0 的 o m o m
主要 开拓 巷 道 ,巷 道设 计 全 长 6 0 5 m。 一l 0 水 o m 平北 翼轨 道联 络大 巷地 质构造 比较 复杂 ,煤岩 层起
通过 现 场实测 可知 , 一l 0 o m北翼 轨道 联 络 大
为 7 mm ×7 m o o m,两 侧 各 有 一 距 底 板 不 大 于
3 m 的底 角锚 杆 ,俯 角 为 1 。 o m 5; ( ) 锚 固剂 :选 用 Z 2 3 0型树 脂 药 卷 ,每 2 K 35
煤矿深部开采软岩巷道支护技术
煤矿深部开采软岩巷道支护技术发布时间:2022-10-26T02:08:18.685Z 来源:《教学与研究》2022年第6月第12期作者:冯伟周聪[导读] 随着我国技术经济的发展,对矿产的消耗量在不断的在增加,冯伟周聪淮河能源物资采供中心安徽淮南 232001摘要:随着我国技术经济的发展,对矿产的消耗量在不断的在增加,煤炭资源也是如此。
由于浅层煤炭存在发现早开采容易等特点,这就致使煤炭企业的开采深度在不断的增加,国内某些大型的煤矿其开采深度已经达到了千米以上。
我国煤炭矿山在开采深度的不断增加的过程中存在着围岩巷道围岩的不稳定,并伴随着高地应力的存在等等各种因素导致围岩岩性较软,变形破坏严重,巷道的支护问题面临着严峻的挑战。
曾经在浅层开采的基础上发展出的针对于浅层巷道的支护方案以及相应的支护参数完全不能满足深井软岩巷道支护的需要,再加之现有的软岩巷道支护理论的不够成熟,这就导致围岩的稳定性无法得到有效的控制,有些巷道在不断翻修的过程中已经完全报废,这就给企业施加了严重的经济负担。
因此,如何针对软岩巷道的变形大,支护难来进行围岩控制己经成为现阶段支护技术的首要难题。
关键词:深部开采;软岩;巷道支护一、研究背景我国是煤炭生产消费大国,然而浅层煤炭的开采日趋枯竭,开采开始向深部转变,从而深部开采问题也越来越严重。
我国煤炭矿山在开采深度的不断增加的过程中,围岩巷道的不稳定,高地应力的存在会引起许多事故的发生,其中一些浅层开采时很难想象到的工程灾害事故都在深部开采时以更频繁强烈的方式出现。
在我们国家煤炭开采深度向深部发展的同时,岩性由浅部的硬岩转变为深部的软岩,具有十分突出的软岩特点,巷道的稳定性很难得到控制,支护的难度越来越大,严重影响生产作业环境,影响开采的安全。
由于软岩的力学性质比较复杂以及围岩支护的不合理,我国每年针对于深井软岩巷道支护方面的投入十分巨大,因此,为了有一个良好的煤炭生产环境,对深井软岩巷道变形的控制问题的科学深入研究是十分必要的。
深部软岩巷道扩修加固综合治理技术
深部软岩巷道扩修加固综合治理技术摘要:分析了影响巷道支护效果的主要因素,针对影响因素采取“锚、喷、注”为主要支护方式,对深部软岩巷道扩修采取了“扩修一次支护”、“顶板注浆加固”、“全锚索二次加强支护”、“顶帮底全断面二次注浆加固”、“底板水治理”的治理措施,获得了良好的效果。
关键词:深部;软岩;巷道;扩修0 前言梁宝寺煤矿-708m水平西翼轨道大巷为梁宝寺煤矿西翼水平大巷,由于矿井深部地压大,巷道局部位于煤层中,围岩稳定性差,在周围采掘活动的动压影响下,原支护U型钢棚出现断裂,巷道整体失稳,经矿有关部门研究,决定对该巷道进行全断面扩修加固,并对顶、帮、底采取综合治理。
1 概况-708m水平西翼轨道大巷南侧60m为3228工作面采空区,北侧30m为-708m 水平西翼回风大巷,巷道大部分布置在煤层顶板中,部分布置在煤层中,煤层厚度2.1~3.9m,平均3.0m,煤层倾角4~13°,平均7°,煤层赋存-700m--720m,煤层直接顶板为1-4m泥质胶结粉砂岩,老顶为8-14m中砂岩。
按照巷道变形影响因素的主次,将-708西翼轨道大巷变形较为明显的区域划分为两段。
2 巷道破坏机理分析2.1 巷道破坏影响因素在深井复杂围岩环境中,对巷道变形破坏位置和变形破坏程度的影响因素主要有:(1)巷道围岩岩性(即巷道所处层位);(2)埋深;(3)采动;(4)构造;(5)支护方式;(6)服务年限、蠕变和流变;(7)应力叠加。
2.2 巷道变形影响因素分析根据平面位置图,结合实际观测结果,分析巷道的破坏因素分为主要因素和次要因素。
(1)-708西翼轨道大巷外段主要因素:巷道围岩岩性:巷道位于煤层顶板岩石中,底板距煤层间距在2-10m,底板岩石软弱,为粉砂岩和泥岩,强度低且遇水易膨胀。
支护方式:巷道为直墙半圆拱巷道,采用对底板不加固的锚网喷支护,且对帮部支护未予加强,底板属于薄弱部位,加上水的浸泡容易造成底鼓并带动帮部移近。
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。
穿越软岩的深部巷道支护技术
2 巷 道 变形 特 征 及 原 因 分析
2 1 巷 道 变 形 特 征 .
为 了能 够掌 握巷 道 在软 岩 中 围岩变形 情 况 , 在 进 入软岩施 工 时 , 用 锚 网喷 支 护方 法通 过 。现 场 采 设 置观测点 , 间断地全 面观测 ¨ 图 1为 围岩 变形 不 ,
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20 年第 5 07 期
中州 煤炭
总第 19 4 期
穿越 软 岩 的 深部 巷 道 支护 技 术
刘 晓强 , 运 强 张
( 煤 集 团建 安 公 司 建 井 三 处 , 南 平 顶 山 平 河 47 0 ) 60 0
摘 要 : 析 矿 井 深 部 软 岩巷 道 支 护 破 坏 原 理 , 过 巷 道 围岩 自身 稳 定 , 用 锚 索 和 锚 网 喷 、 套 可 缩 型 u 型 分 通 采 外
近 年 来 , 着 煤 矿 开 采 深 度 的不 断 增 加 , 压 显 随 地
由图 1 以看 出 , 可 在锚 网喷支 护下 , 道变形 主 巷
现 明显 。当巷道穿 越 软弱 岩 层 , 巷道 周 边 集 中应 力
要 表 现为 : 围岩 自稳 时间短 , 压快 。若 不及 时采 ① 来 取支 护 , 有可 能造 成 巷道 局 部 出现 冒顶 。② 围岩 变 形量 大 , 持续 时 间长 , 鼓 明显 。③ 围岩 遇水 膨胀 。 底
监 测情况 。
根据 已揭露 的泥岩 分析 , 主要成 分为高岭 土 、 其
伊利 石等 黏土矿 物质 , 亲水性强 , 遇水后 体积显 著膨
{
胀 。而在施 工 中 , 巷道 围岩不可 避免要 受到打 眼水 、 喷浆 水 的影 响 , 因此也促 进 了围岩变形 的加剧 。
煤矿岩石巷道支护新技术保障施工安全(一)
煤矿岩石巷道支护新技术保障施工安全(一)近几年来,兖州矿业(集团)有限责任公司各矿与有关单位共同开展科技攻关,积极应用先进的岩石巷道支护新技术,有效地保障了矿井掘进施工的安全。
1深部巷道支护工程关键技术研究兖州矿业(集团)公司济宁二号煤矿以现场工程地质条件为基础,充分利用工程地质学、工程岩体学、软岩工程力学、岩石力学及数值模拟分析等理论知识,借助岩石物化、力学试验与数值计算等分析手段,深入研究了该矿深部巷道围岩的变形破坏机理,给出了具体现场工程地质模式下深部巷道的稳定性控制计算,并对其进行了较系统的研究,得出了一些相关重要结论。
在此项课题的研究过程中,他们对矿井深部巷道的围岩进行了分类,确定了深部巷道三类工程岩组的临界深度,并且利用难度系数的评价指标对矿井深部巷道各类围岩的难度进行了评价。
通过对该矿工程地质条件的分析和室内岩爆试验的结果,再结合理论研究的成果进行了深部巷道煤爆及冲击地压可能性的分析,指出该矿发生冲击地压的类型以构造应力和重力复合型为主,并且提出了一般性控制对策,根据矿井深部巷道变形破坏的特点,建立了顶板下沉、底臌变形和楔体结构破坏的力学模型,同时利用计算机模拟技术再现了破坏的全过程,分析了变形破坏的机理,确定了主控因素,进行了底角锚杆优化的实验研究,提出了以底角锚杆控制巷道底臌、锚网索耦合支护控制泥岩底板巷道围岩变形的一体化耦合控制力学对策。
从已经掘进的九采区顺槽巷道观察到,顺槽巷道相继出现了顶板下沉、底臌、楔体破坏及冒顶等变形,在已经施工的交叉硐室群中出现了应力集中破坏、严重底臌变形及吸水小井变形破坏等问题。
随着深度的不断增加,从该矿浅部的巷道到深部的巷道实际状况说明原有的浅部理论已经部分或者全部失效,应该采用适合于深部巷道的新技术、新设计和新手段来解决矿井深部顺槽的支护问题。
此项新技术的采用,对于降低深部开采的成本与提高经济效益具有这样的理论指导意义和现实意义。
2深部矿井开采巷道顺槽支护技术兖州矿业(集团)公司济宁二号煤矿根据现场工程地质条件和室内试验,分析了9306顺槽支护现状,通过数值模拟研究了顺槽变形和破坏的过程,总结了破坏的原因,并且找到了合适的支护对策,现场应用效果良好,并为其它类似条件矿区的深部支护提供可以借鉴的手段。
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煤巷 丁字交叉点 占煤矿全 部交叉点 的 7 % 0 以上 , 最 常见 的交叉 点形 式 , 是 往往 伴 随采 煤 工作
面及 回采 系 统 的布置 而形 成 , 以满足 通 风 、 用 运输
层、 坠兜及锚网梁索失效现象 , 尤其是 3 2 1 4 2 架子 道 与其 贯通后 , 压力显 现 更为 明显 , 叉点 变 形非 交
(. 1徐州矿务集 团 权 台煤矿 , 江苏 徐 州 2 1 ; . 2 1 3 2中国矿业大 学 矿业工程学院 , 5 江苏 善常规 架棚在煤巷交叉点刷大支护应 用中的不足 ,结合权 台煤矿 32 1 42 交 叉点 实际情 况 , 出了煤巷 交叉点拱 、 抬棚 刷 大 支护新技 术 。该技 术采取 半拱 、 提 梯 半 梯 支架相结合的手段进行 简易支护 , 不仅具有 良好的支护效果 , 而且能满足巷道的 各种功用 , 具有 实用性强 , 材料用量 小, 劳动 强度低 , 施工周期短 , 实际应 用与操作 方便 等显 著优 点 。 [ 关键 词 ] 煤巷 交 叉点 ; 、 抬 棚 ; 大支护 拱 梯 刷 [ 中图分类号 ]T 33[ D 5 文献标识码 ]B [ 文章编号]17 - 4 ( 1)2 0 8 3 629 3 0 0 - 6- 9 2 1 0 0
常严 重 , 巷道 断 面大 幅减 小 。 42 3 2 1工作 面安 装过 程 中 , 巷道 断 面 的限制 , 受 支架 、 煤机 、 板输 送 采 刮
和回采等工作 的需要 。近年来 , 随着巷道进尺 、 开 采深度和煤炭资源开采量的不断增加 ,越来越多 的煤巷丁字交叉点在支护及刷大支护时受到高地 应力 、 次 动压 扰动 、 护费用 及 劳动 强 度大 等不 多 支
交叉 点 改造 工作 。
插梁
I1 I I I 洲
棚腿也往往成为运输工作的障碍。
3 丁字 交叉点拱 、 抬棚支护技术 梯
拱 、 抬棚 大大 克服 了架 棚支 护 的不足 , 取 梯 采
半拱 、 半梯支架相结合的手段进行简易支护 , 此种 支护方式既起到支护作用 ,又有效地扩大交叉点 处 巷道 的利用 空 间 , 而 满足 巷 道 的功 用 , 图 3 从 如
在 掘 后 l~5d趋 于 稳定 ,顶 底 板 和 两帮 变 形量 1 1
0 引 言
巷道交叉 点是矿 山巷道施工 支护 的关键 部 位, 其围岩稳定性控制是 国内外研究的焦点问题 , 也 是岩 土 工程 界 的难 题 之 一 …。巷 道 交叉 点 以两 1 种形式 出现 : 一是两条巷道直接交叉穿越( 即十字 交叉点 )二是在一条已存在 的巷道 中开 口施工新 ; 巷道( 即丁字交叉点 ) ] [ 2 。交叉点会 出现在岩巷和 煤巷中,岩巷围岩稳定性较好 ,一般采用锚喷支 护, 经过交叉点后可保持原来方 向, 不产生较大变 形 。而煤巷 由于煤体强度较小 , 尤其受采动影响 , 巷道变形较大。交叉点的支护方式通常有锚网索 支护l、 3架棚支护H ] ] 及二者联合支护 。 通常 , 岩巷交
叉 点 服务 年 限大 于煤 巷交叉 点 。
均较 大 ,围岩变形稳定后顶底 板和两帮均仍有 8 1 md的移 近 速 度 ,属 于极 不 稳定 巷 道 。通 ~0m / 常, 工作面前方 的动压达到静压的 2 3 , ~ 倍 在受动
压 影 响范 围 内的煤 巷发 生大 范 围的破 坏 ,破 坏 范 围达 到 3 4m, ~ 塑性 变形 区宽 度超 过 5 1 。 ~ 0i 动压 n
机等设备难以从交叉点通过 ,因此需要对交叉点
进行 改 造 , 即刷 大支 护 。
良因素影响 ,对深部资源的安全高效开采造成巨
大威胁。 因此 , 寻找一种既能满足生产要求又能降 低支护费用及劳动强度的煤巷 丁字交叉点支护方 式具 有 重要 意义 。
1 交 叉点概 况
徐矿集 团权 台煤矿 3 煤为典型的 “ 三软 ” 煤 层, 平均厚度 5 , 角平 均 1。 , .i 倾 9n 0 煤层老顶为 Ⅱ级 , 直接顶为 I , 类 底板为 Ⅲb 。该煤层巷道 类
图 1 交叉 点 示 意 图
2 1 年第 2 0 1 期
郑成员 , 等
深部软岩煤巷交叉点刷大支护新技术
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2 常规 交叉点刷 大支护方式
深部软岩煤巷交叉点不适宜采用锚 网索方式 刷 大 支护 ,权 台煤矿 通 常采用 梯形 抬棚 对 交叉 点 进行刷大支护 , 常规梯形抬棚通常 由抬棚 、 插梁 、 架棚和随棚组成 , 如图 2 所示。抬棚材料常用 1 1 工字钢 ,梁 、腿均成对并排使用 ,整个抬棚需要 6 0根钢 梁 。施 工时 , 要全 断 面挑 顶 、 帮 并 07 需 撕 设置临时支护 ,通常至少需要 6 个小班完成整个
6 8
d i O 9 9 .s . 7 — 9 3 0 1 2 2 o l . 6  ̄i n1 2 9 4 . 1 . . 6 : 3 s 6 2 00
能 源 技 术 与 管 理
2 1 年第 2 01 期
深部软 岩煤巷 交叉 点刷 大 支 护新技 术
郑成员 冯光 明 , , 王成真 毕振居 ,
影响范围内煤巷水平应力往往较大 ,巷道原岩应 力及围岩结构也不均匀 ,使得围岩极易出现楔形 剪切 滑移 , 而造成 冒顶 、 从 片帮或 剧 烈底鼓 。
32 1 42 材料 道原 为 32 9材料 道 , 近 32 9 41 临 4 1
工作面采空区, 图 1 如 所示 。掘进完毕时 , 材料道 与架子道均宽 4 , 2 I .r 高 .I 交叉点在约 一 0 2l l 5T , 90 m 水平 , 初始均采用锚网支护。 32 9 受 4 1 工作面开采