软岩巷道收敛监测及变形破坏规律研究
高地应力隧道软岩大变形段径向收敛控制措施
在隧道工程中，软岩地层的变形和收敛一直是一个令人头疼的问题。
尤其是在高地应力地区，软岩隧道的大变形段径向收敛控制措施更加重要。
本文将从技术措施、监测手段和管理方法等方面探讨高地应力隧道软岩大变形段径向收敛的控制措施。
1. 技术措施在软岩地层的隧道施工中，为了控制大变形段径向收敛，可以采取以下技术措施：- 合理的支护结构：选择合适的支护结构对软岩地层进行支护，比如钢架加混凝土梁、喷锚网、锚喷等，以增加地层的稳定性和承载能力，减少变形和收敛。
- 合理的巷道布置：通过合理的巷道布置，使得地层受力均匀，减小高地应力对软岩地层的影响，从而减少变形和收敛的发生。
- 降低开挖面积：通过减小开挖面积和采用分段开挖的方式，减少软岩地层的受力范围，减小地层变形和收敛的情况。
2. 监测手段在施工过程中，为了及时发现软岩地层的变形和收敛情况，可以采用以下监测手段：- 地下水位监测：通过监测地下水位的变化，及时了解软岩地层的湿度情况，从而判断软岩地层的稳定性和变形状况。
- 地表位移监测：采用地表位移监测仪器，对隧道周边地表位移进行实时监测，及时发现软岩地层的变形和收敛情况。
- 支护结构变形监测：通过监测支护结构的变形情况，及时了解支护结构的承载能力和软岩地层的变形情况，为及时采取补救措施提供数据支持。
3. 管理方法在施工管理方面，要加强对软岩地层大变形段径向收敛的管理，可以采用以下管理方法：- 强化监理管理：加强监理单位对软岩地层变形和收敛的监管，及时发现问题并提出解决方案，确保隧道施工的安全和顺利进行。
- 强化施工队伍管理：加强施工队伍对软岩地层变形和收敛的认识和管理，提高施工人员的安全意识和质量管理水平，确保施工质量和隧道安全。
- 强化应急预案管理：建立完善的软岩地层大变形段径向收敛的应急预案，规范应急处理流程，确保在发生问题时能够迅速采取有效措施，保障施工安全。
高地应力隧道软岩大变形段径向收敛控制措施包括技术措施、监测手段和管理方法三个方面。
软岩隧道变形监测报告
软岩隧道变形监测报告根据客户要求，进行软岩隧道变形监测，并提供监测报告。
本报告旨在分析软岩隧道的变形情况及可能的安全隐患，并提出相关建议。
1. 监测背景软岩隧道是常见的地下工程形式之一，由于其较弱的岩体特性，软岩隧道易受地应力、地下水等外界因素的影响，导致变形和破坏的风险较高。
2. 监测方法本次监测采用了多种监测手段，包括但不限于测量位移仪、倾角计、挠度计及应变计等。
这些方法可对隧道周边岩体进行实时监控和数据采集，以获取隧道变形的准确信息。
3. 监测结果根据监测数据显示，软岩隧道在施工期间出现了一定程度的变形。
主要变形特征包括隧道周边岩体的位移、倾斜和挠度等。
具体变形情况如下：3.1 位移隧道周边岩体的水平位移较小，垂直位移较为显著。
位移主要分布在洞口附近和隧道顶部，其中洞口附近的位移较大，达到了X毫米级别，而隧道顶部的位移较小，为X毫米级别。
3.2 倾斜隧道周边岩体的倾斜主要表现在纵向和横向方向。
纵向倾斜主要出现在隧道开挖的顶部和底部，其中底部的倾斜较大，达到了X度级别。
横向倾斜主要分布在隧道两侧，最大倾斜量约为X度。
3.3 挠度隧道开挖后，岩体发生一定的变形，导致隧道整体产生了挠度。
挠度的大小与开挖深度成正比，整体变形较小，依然满足设计要求。
4. 安全评估基于监测数据的分析结果，我们对软岩隧道的安全状况进行了评估。
根据现有变形情况，软岩隧道在开挖过程中表现出一定的变形和位移，但整体变形范围尚在可接受范围内。
然而，随着施工的进行，软岩隧道仍然存在一定的安全隐患，需采取相应的安全措施。
5. 建议基于上述安全评估，我们提出以下建议以确保隧道的安全性：5.1 加强地下水管理，保持隧道周边地下水位的稳定。
5.2 增加支护措施，包括加固洞口附近岩体、设置衬砌等。
5.3 定期监测和记录隧道变形情况，及时发现并处理隐患。
5.4 在施工过程中增加监测频次，提高对隧道变形的实时掌控能力。
通过采取上述建议，可有效控制软岩隧道的变形，提高其安全性，并确保工程顺利进行。
深井软岩条件下巷道变形观测与分析
月共 ２０ ０ 余天观测结果表明 ， 巷道收敛变形明显 ， 其
中全宽最 大变形值 为 １５ ｍ， 板下 沉最 大值 为 ７ｍ 顶 １０ ｍ， ２ ｒ 主要表现为掘进头顶板破碎 、 ａ 掉顶 ， 架设 的
§ｕ圆棚变形严重、 ６ 压成椭圆形。如 １２３５ 、、、 号观测点 全宽收敛速度和顶板高收敛速度变化曲线图（ ） 图２ 。
４６ ．ｍ逐渐变形为 ４７ｍ 图 ３ 。喷浆后 ， ．５ （ ） 即掘进头
。
２ ｍ以后 ， ０ 变形缓慢 ， 喷浆块掉落现象明显。
为 ３ｍ 外喷层保持完好。 ２ ｍ，
４ 变形原因分析及控制措 施
图 ３ ０９ １ ． 测得 圆棚宽度 ２ ０ ．１４目
４ １ 客观 因素 ． （） １ 巷道 埋 深 的影 响 。 随 着 埋 深 的增 大 ， 道 巷
３ １ 透、 ． 回顾巷道每 隔 ｌＯ Ｏ ｍ设一组观测 点。 观测
巷遵全宽和顶板变化量
运顺巷道 自２０ 年 ６月设点观测至 ２ １ 年 ２ ０９ ００
ｌ顾甜观 Ｉ巷道收 度变 铡 运 曩点 敛速 化曲
、■● ■■ ●■■■ ■■■ ■■ ■■■ ■● ●■■ ■■ ■■■ ■■ ■■● ●■● ■■ ●●■ ●■ ●一
巨翟匦匿匪蟊耍圆
匦巫匦墅匦囹
Ｉ ５ 涓 道收 速度 化曲 运顾 栅Ｅ 点巷 敛 变 线ｌ
’■■●■■ ■ ■■■●●■ ■■■■■ ■●■■■ ■■■■ ■ ●■■■■■■■ ■■■●■●●■●一 ■ ■
巨薹塾蛋匿三砸砸函圃
巨至匦疆匿三面瓤函函
图２ １２ ３ ５ 、 、、 号观测点全宽收敛速度和顶板高收敛速度变化 曲线图
无伪顶 ， 直接顶为黑褐色油页岩 ， 中间夹薄层 泥岩 ，
深井软岩巷道破坏机理与稳定控制分析
部高应力软岩巷道支护对策。
关键词 ： 井软岩 ； 应 力 ； 理分 析 深 地 机
中图分 类号 ： Ｄ ２ Ｔ ３２ 文献标 志码 ： Ｂ
１ 工程 概况
三 河尖 煤矿 南翼 采 用上 下 山开拓 ，井 底 车场 水
×１６０ｍ 钢 筋 梯 为 １ 圆钢 焊 接 而 成 ； 道 ０ ｍ； ２ｍｍ 巷
９０ｍ 水平 南翼 巷 道原 支 护方 案 为 ：锚 网＋ ８ 钢
区巷道的现场调研 ，发现巷道的变形和破坏具有 以
梯＋ 顶锚索 ， 底板无支护 ， 锚杆规格 为 ２ ｍ、 下 几个 特点 。 ０ｍ Ｌ＝ （） １ 在巷道 的一次支护中，均采用了锚网喷支 ２２０ｍｍ， 排 距 为 ８０ｍ ０ ｍ； 索 规 格 ０ 间 ０ ｍ ｘ８ ０ｍ 锚
３ ４ ４ 严 格 控 制 应 收 账 款 水 平 ．．
信息不对称造成 的风险 ，从而提高企业 的信用管理 水平。
财务部门在最大限度的赊销和获取企业 价值最
作者简 介 ： 昊庆艳（９ ７ ）女 ， 苏徐 州人 ，０ ２年毕 １７一 ， 江 ２０ 大化的同时 ， 应严格控制应收账款的规模 ， 确立应收 业于 中央财经大学会计专业 ， 徐州矿务集 团有 限公 司投资管 账款的控制 目标 ， 障应 收账款 的流动 ｌ。 保 生 理部会计 师。 应收账款信用期限应当有严格的时限规定 。一
赵志强
（ 州 矿务 集 团有 限公 司 三河 尖煤 矿 ，江 苏 徐 州 徐 ２ １１ ） ２ ６ ３
摘 要： 针对徐州矿务集 团三河尖煤矿一 ８ 区域巷道 变形 、 鼓等实际 问题 ， ９０ｍ 底 对深 井软岩 巷道破坏机理 从巷 道岩性 、 下水 、 地 地应 力 、 支护结构 等方面进 行 了分析研 究， 并提 出 了深
大南湖一矿“三软”煤层回采巷道围岩破坏规律研究
大南湖一矿 “三软” 煤层回采巷道围岩破坏规律研究
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护方案,取得较好的控制效果;高明仕等针对软岩
巷道强流变及大变形的破坏特征,提出全断面、全
支全让 O 型 封 闭 支 护 技 术, 有 效 地 控 制 了 软 岩 巷
道的大变形;唐建新等通过室内及现场试验、现场
巷以西 １４６９ m 处,向 斜 两 翼 不 对 称,煤 层 产 状 变
化较大,走 向 ２２１
°,倾 向 １３１
°,倾 角 ７
°~１６
°, 平
均９
°;煤层 走 向 坡 度 存 在 较 大 变 化, 以 开 切 眼 为
起 点, ０ ~ ５００ m 范 围 为 １０
°~ ５
° 下 坡,
５００~１９３４ m范围为 ０
变化参数,通过模型试验真实反映了现场软岩的流
变特征, 得 出 软 岩 蠕 变 速 率 与 时 间、 应 力 水 平 相
录,分析软岩巷道的变形规律.在顶底板中部垂直
方向和两帮中线方向和侧帮偏下的位置共 ３ 处布置
ø２９mm×３８０ mm 的孔,将 ø２８ mm×４００ mm 的
木桩打入孔,具体见图 １.顶板 和 上 帮 木 桩 端 部 安
中顶底板变形量最大,总计为 ３０cm,底部两帮变
(
１)采动影响下回 采 巷 道 破 坏 呈 整 体 破 坏 型,
巷道底鼓 量 大, 并 伴 随 一 定 的 顶 板 下 沉 及 两 帮 收
显的时间段为 １ 月 １８ 日至 １ 月 ２１ 日,其曲线斜率
度的破坏,主要表现在两帮收敛,并伴随一定量的
形量次之,中部两帮变形量相对较小.变化最为明
崔家沟软岩巷道变形破坏机理及支护研究
收 稿 日期 ：０ ９ 陕西省教育厅专项科研计划项 目（９Ｋ ９ ） ０ Ｊ ５ ９ 通讯作者 ： 闫光准（ ９ ３ ） 男 ， １６ 一 ， 陕西临潼人 ， 副教授 ， 主要从事矿井开拓开采 的教学 、 设计和科研 工作
第 ５期
闰光 准等 ： 家沟软岩 巷道 变形破坏机理及 支护研 究 崔
第３ ０卷 第５ 期
２ｌ Ｏ Ｏ年 ９月
西 安
科
技
大 学 学 报
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ５ １３ ．
Ｓ ｐ ． ０１ ｅ ｔ２ ０
Ｊ Ｒ Ｌ Ｏ ＩＡ Ｉ ＥＲ ⅡＹ Ｃ Ｅ Ｃ ＮＤ Ｔ Ｃ ＯＬ ＧＹ ＯＵ ＮＡ Ｆ ｘ Ｎ ＵＮ Ｖ Ｓ ＯＦ Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ａ Ｅ ＨＮ ０
对深 部软 岩巷 道 的支护技 术研 究具 有 重 要 的实 际 意义 。深 部 软 岩巷 道 稳定 问题 已成 为 国 内外 研 究 的
热 点 ］ 。变 形破 坏机 理深 部高应 力软 岩巷 道支 护时 ， 大多 采 用料 石 砌碹 ， 有采 用 矿用 工 字钢 、 型钢 金 也 Ｕ
属支架。当这些支架不能保持巷道稳定时 ， 又进行充填粉煤灰等， 还采用锚 网喷、 锚注等联合 支护 。 但对于一些极其破碎的软岩巷道来说， 这些支护方式都不能满足巷道长期稳定 的要求 Ｊ 。
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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:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １６７２－４０１１ ２０１８ １０ ０４６ＤｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＳｏｆｔＲｏｃｋＲｏａｄｗａｙｓＬＩＮａｉｄｉ(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。
深井软岩巷道变形破坏规律及其控制技术研究
在深部巷 道 开挖过 程 中 ，围岩 内部 各点 的主
应力 不仅大 小发生 改变 ，方 向也发 生 了明显 的偏
转， 甚 至 出现主应 力轴 轮换 的现 象 ， 这 种 复杂 的改 变直 接导致 了巷道 围岩 的细观 裂纹 的多 次扩展 和 扩展 方 向的改变 。 巷道 开挖 以后 ， 围岩 内部 的应力 状态 发生 了明显 的改变 ，靠 近巷道 表面 的 围岩首 先从 广义 张剪状 态 向张 拉状态 转变 ，并 在不 同深 度范 围 内呈 现依 次转变 的规律 ，还 是形 成 了足够 的应 力差值 ， 导致 了剪切 破坏 的继续 ， 裂 缝进 一步 扩展 和延伸 。
２ ０ １ ３年 １ ２月
Ｆ ｅ ｂ ． ， ２ ０ １ ３
胡长浩
深井软岩巷道变形破坏规律及其控制技术研究
２ ． ５ ． ２ 沿煤层 巷道 掘进 （ 煤巷 ） 支 护方案
２ ． ４ 深部巷 道 围岩 分 区破 裂演 化机理 研究
２ 控制技术方案与应 用效果
千米深井侏罗纪软岩条件下 的巷道支护工艺 体 系 的形 成 主要是在 研究 分析 了深部侏 罗 纪软 岩 时效 特性 ，了解巷道 开挖 后 围岩 破坏 发展 全过程
决定 的支护对 象和支 护作 用机理 问题 ，研 究深部 巷道 围岩破坏 及其 承载结 构形成 、 演化 的影 响 ， 包 括 承载结 构演 化与协 同支 护作用 机理 ，对 解决深 部侏 罗 纪软岩 巷道支 护难题 有重 要意义 。 ２ ． １ 侏 罗纪软岩 的依 时特 性分析 通 过不 同围岩 变形 时效 （ 力 学参 数 、围岩 特 性） 的理 论分析 ， 并 在理论 分析 和室 内试 验 的基 础 上， 利用 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ 如进行 了巷道 围岩 变形 时效 的数值 分 析 。结果 表 明 ： 在 深 部软岩 巷道 中空 间效 应 在
软岩巷道围岩收敛量测与变形破坏规律研究
７ｍ， ５ｍ， ０ 高 ５ 顶板厚 ３ｍ， ０ 底板厚 ２ｍ， ０ 煤厚 ５ 模型上部施加 ｍ， Ｐ １Ｍ ａ ：７５ Ｐ 的载荷模拟上覆岩层 的作用 ， 计算软件采用 ２ Ｄ一 ８通过计算 ， ， 得出了巷道围岩破坏域 ， 图 ２ 见 。巷道两帮出现 破坏域 ， 说明巷 道开挖并 受采动影 响后 围岩破 坏从 两 帮开
Ｌ 坏 Ｉ
油 页岩
ｊ 坏 ／
泥岩
板下沉量最小 ， 其中底鼓量 占顶底板移 近量 的 ７％ ， ４ 由于该
矿区煤系地层中大部分含有膨 胀性粘土矿 物， 如蒙脱石 、 伊 利石、 高岭石及伊蒙？ 层 矿物 ， 中蒙脱石是对巷道 围岩稳 昆 其 定性影 响最大的粘土矿物 ， 它是引起巷 道底鼓 的重要物理原
围岩变形是巷道开挖后 围岩力学形 态变化最直接 的体 现， 支护系统 的破坏 或围岩 的垮 落与坍塌 ， 都是变形发展超
过某 一 限度 的结 果 。通 过 巷 道 围 岩 变 形 的量 测 能 够 了 解 围
岩稳定情况、 护系统的作用效果 以及支护系统与围岩之问 支 的相互作用 规律 。
３ 数值计算
接近度数值较大 ， 中部较小 ， 说明底板 破坏 也是从两 底 同样
角处 开 始 。
数值计算 以 １ ０工作面 地质条件 为背景 ， ２ ０ 模拟范 围长
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２ ７ 第５ ０年 期 ０
东 斜技 瞧差
６ ７
济 三矿大 直径 钻孔 卸压措施 的研 究与应 用
体 深部 ， 减缓 了冲 击危 险。 关键 词 大 直径 钻 孔 煤 层压 力 卸压 措施 研 究应 用
１ 钻 子 卸 压半 径 的 数值 模 拟 研 究 Ｌ
采用煤体钻孔可以释放煤体中聚集的弹性能 ， 除应 力 消 升高区。应用 Ｒ Ｐ ￣ Ａ软件计 算分析不 同煤 层强度 、 同煤层 不 压力 （ 压）不 同孔径条件下钻孔 破坏半径 的变化规 律。通 垂 、 过 回归分析得出了钻孔破 坏半径 与煤层 强度、 层压力 （ 煤 垂
平顶山矿区深部软岩巷道围岩蠕变破坏机制及控制研究
2、排水措施：采取有效的排水措施，降低软岩的含水量，减少水对围岩蠕变 的影响。例如，设置排水沟、水泵等设施，将地下水排出巷道。
3、冷却降温：通过在巷道中设置冷却系统，如冷水循环装置、制冷设备等， 降低巷道环境温度，延缓岩石中矿物的蠕变过程。
4、动态监测与预警：建立围岩蠕变的动态监测系统，实时获取围岩的变形数 据，当发现异常变形时及时采取应对措施，防止蠕变破坏的发生。
一、深部软岩巷道围岩稳定性分 析
1、地质因素：深部软岩巷道的地质条件复杂，包括地层厚度、岩性、构造、 水文等因素，这些因素对围岩的稳定性产生重要影响。
2、力学因素：软岩的力学性质与围岩的稳定性密切相关。软岩的抗压强度、 抗拉强度和抗剪强度等力学参数，对巷道的变形和破坏有重要影响。
3、地下水因素：地下水的存在和活动对围岩的稳定性有显著影响。水分的渗 透和浸泡会导致岩石强度的降低，促进围岩的变形和破坏。
谢谢观看
在深部复杂地质条件下，应采取综合治理措施以提高软岩巷道围岩的稳定性。 然而，本研究仍存在一定的局限性，例如未能充分考虑水对软岩稳定性的影响 等问题，未来可以进一步深入研究。
参考内容二
随着矿产资源的不断深入开采，深部软岩巷道的稳定性问题日益突出。围岩的 稳定性控制技术成为了矿业工程领域的重要课题。本次演示将针对深部软岩巷 道围岩稳定性分析与控制技术进行探讨。
本次演示采用文献资料调研、现场调查和数值模拟等方法进行研究。首先，收 集国内外相关文献资料，梳理深部软岩巷道围岩稳定控制技术的发展历程和现 状。其次，结合现场调查，了解深部软岩巷道的工程地质条件和变形破坏特征。 最后，运用数值模拟方法，对软岩巷道围岩稳定控制技术进行模拟分析，为支 护设计提供理论依据。
4、采矿因素：采矿活动中的爆破、挖掘、支撑等操作对围岩的稳定性产生影 响。不合理的开采方式会加剧围岩的变形和破坏。
软岩巷道变形破坏机理分析研究
Ｋｅ ｒ ｓ ：ｏ —ｒｅｋ ｒａ ｗａ ；ｄ ｆｒ ｔｏ ；ｆ ｉ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｓ ｆ ｔ ｅ ｏ ｄ ｙ ｅｏｍａｉｎ ａｌ ｅ ｕ
１ 概 述 北皂煤矿位于龙 口矿 区西北 部 ， 北邻 渤海 ， 陆地东 西 长 ６ ｍ， ｋ 南北 宽 １５ ｍ。矿 井地 质构 造 复杂 ， ．ｋ 断裂 构造 发
（ ．ｃ ｎ ｆ ｕｅｕ Ｇ ｉ ｏ ｏｌ ｉｅ ｅｉ ｎ ｅｅｒ ｎｔｕｅ Ｇ ｉ ｎ ， ｕ ｈｕ５０ ２ ； １Ｓ ｉ ｔｉ Ｂ ｒ ，ｕｚ ｕＣ ａ Ｍ ｎ ｓ ｎａｄＲ ｓ ｃ Ｉｓｔｔ， ｕ ａｇ Ｇ ｉ ｏ ５ ０ ５ ｅ ｉｃ ａ ｈ Ｄ ｇ ａｈ ｉ ｙ ｚ
２ Ｔ ｎｆｉ ｌｃ ｉ ｏ ｅ ｅｉ ｏ ｔ ． Ｔ ｉｎＰ ｗ ｒＳ ｐ ｌ Ｃ ． Ｔ ｉｎ，Ｓ ａ ｄ ｎ ７ ０ ０） ． ｅ ｇｅ ｅ ｔｃＰ ｗ ｒＤ ｓ Ｃ ．Ｌｄ ， ａ￣ ｏ ｅ ｕ ｐｙ ｏ ， ａ￣ Ｅ ｒ ｎ ｇ ｈ ｎ ｏ ｇ２ １０
（ ．贵州省煤矿设计研 究院科研所 ， １ 贵州 贵 阳 ５０ ２ ；．泰安供 电公司腾飞电力设 计有 限公 司 ， ５０ ５ ２ 山东 泰安 ２ １０ ） ７ ０ ０
摘
要： 煤矿软岩巷道支护问题是 煤矿 开采等地下工程维护中的一 大技术难题 ， 而巷道底鼓又是巷道 围岩变形破坏的一种
主要形 式 ， 采用现场实测和数值计算相结合 的方法 ， 探讨 了软岩巷道 的变形规律及破 坏特 点 ， 得出了一些规律性 的认识 。 关键词 ： 软岩巷道 ； 变形 ； 破坏 中图分类号 ：Ｄ ２ Ｔ ３２ 文献标识码 ： Ｂ 文章编 号：０ ６— ５２ ２ ０ ４— ０ ０—０ １０ ２ ７ （０ ７ ０ ０ ９ Ｊ ２
（） １ 巷道全断 面收缩。在 回采过 程 中， 煤巷 有的 部位
煤矿软岩巷道变形模拟与监测
展， 形成变形后的巷道（ 图１ ） 。
计算模型 主要 根据新 巷道 工程地 质条 件 ， 取 一个 具有代表性 的垂直剖 面 ， 并将模 拟 的长度 和模型 高度 增加 ， 以便消 除边界对 模 型的影 响程度 。模 型 的左右 边界上 ， 将水平方 向的位移置为零 ， 即给水平方 向的约 束， 此边界条件 定义 为单约束 边界 ： 下 部边 界上 ， 可作 为零位移边界 ， 此边界条件定义为全约束边 界 ； 上部边 界上 ， 不予约束 ， 此边界定义为 自由边界 。即模 型两侧 表示 ｘ 约束边界 ， 即只有 ｙ 方 向的位移 ； 模 型下部 边界 表示全约束边 界 ， 即没 有 自由度 ； 上边 界 为 自由边 界 。 模 型计算采用莫尔一库仑准则 。 １ ． ２ Ｆ Ｌ Ａ Ｃ数值模 拟分 析
巷道开挖 以后 ， 岩土体 内的天然应 力平衡 状 态遭 到破坏 ， 致使周 围岩土体 的应力重新分布 ， 发 生变形移 动。同时 ， 应力在巷壁 附近发生高度集 中 ， 导致该 区域
变形 后
图 １ 巷 道 变 形 状 况
２ 巷道 变形 监测
２ ． １ 监 测 原 理
在１ １ １ ０ ８ ２工作 面轨道顺 槽联 络巷 建立 四个 变形
ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｃ ｌｅ ａ ０ ｆ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ，ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｏ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｔｅ ａ ｓ ｔ ｏ ｌ ａ ｙ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ａ ｄ ｗａ ｙ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ￣
矿井巷道变形破坏原因分析及设计施工研究
矿井巷道变形破坏原因分析及设计施工研究摘要：我国是能源大国，煤炭资源储量极为丰富，但美中不足的是这些煤炭资源中约有70%以上的储量却深埋于地下，这给煤炭资源的开采利用带来了很大的困难以及许多技术上的难题，人们只有通过巷道才能进入地下储煤空间进行开采作业，并将这些煤炭资源输送至地面。
很多巷道往往位于地下深处，不仅承受着巨大的地压，面临着复杂的围岩应力，而且还经常受到水、风等破坏因素的侵蚀，在长期的环境影响和开采扰动下，则容易使巷道产生不同程度的开裂、变形、底鼓等现象，甚至出现围岩塌落，严重威胁到了井下巷道作业人员、生产设备和通信、通电线路的安全。
我们必须在巷道的设计阶段加以重视，通过优选巷道层位，优化巷道断面设计，加强巷道支护等措施，才能降低相关破坏因素的影响，减少巷道的破坏变形和维修维护费用，确保井下人员、设备安全，生产正常进行。
关键词：矿井巷道；变形破坏原因；设计研究1复杂巷道围岩破坏特征1.1复杂巷道类型按照矿山地质概况、地质条件、围岩的特性、开采情况、机械条件等，复杂巷道分为3类：①软岩巷道。
岩石软弱、破碎、松散、膨胀；在巷道中，具有顶板软、底板软和煤层软的特点。
②复杂构造巷道。
在形成地质的历史进程中，由于岩层构造应力场的作用与变化，产生了诸多断层不一致的大小节理裂隙。
在逆断层、向斜、背斜轴部、断层尖灭处都有残余应力存在，对围岩稳定性具有强烈影响。
③高应力大变形巷道。
深井巷道指埋深大于700m，围岩的压应力、剪应力远远超过能承受的极限值与允许值，使其位于“潜塑性”状况，在围岩产生大变形时支护愈加困难。
1.2围岩变形及结构（1）由于巷道结构性极差，巷道在不同位置时，出现的裂隙及离层不尽相同，在对受到严重破坏的岩体结构钻孔加固过程中，常伴随塌孔、卡钻等现象。
在对围岩位移进行监测时，体现了围岩变形特性及差异性特点。
防止围岩失稳、控制围岩变形时，需要事先制定好相关的对策方案，按照相关的规范判断巷道围岩的分类等级，对不同等级的围岩实施不同的控制方案。
软岩巷道持续变形控制研究
水平地应力 ，如果是 水平地应 力 ，就应该 有方 向性 ，而古 汉山井底 车场巷 道的水平 位移并 没有 明显的方 向性。另
程
２０ ０ ８年 第 ９期
软岩巷道 持续 变 形控 制 研 究
马菰 宏
（ 中国 矿 业 大 学 （ 京 ） 北 ，北京 １０ ８ ） ００ ３
摘 要 ：通过 对古 汉山矿 井底 车场软 岩巷 道 变形破 坏特征 的分析 ，研 究 了软 岩巷 道不稳 定机
［］ Ｊ ．煤炭加工与综合利用 ． ９ ９ ５ ：５ １９ ，（ ） ０～５ ． ３ ［ ］ 郭树才．煤化学工程 ［ ．北京 ：冶金工业 出版社 ，１９ ． ２ Ｍ］ ９１ ［ ］ Ｃ ｒ ｅｌ ｏｌ ｅ ａｅｉｇ ｅｉ ｆ ｕｒｎ ｔｃｎｌｇ ｎ ３ ｈｉ Ｖ ａ ｓ 、Ｃ ａ ｗ ｔ ｎ ：ａｒｖｅ ｏ ｒ ｔ ｅｈ ｏ ｙａｄ ｄ ｒ ｗ ｃ ｅ ｏ
粉砂岩 （． ｍ） ６６ ；巷道两帮为砂质泥岩与泥岩 Ｊ 。 从图 中很 容易 看 出水平 变形 的作用 。产生水 平变 形 的 主要 因素有两个 ，一个 就是 高应力 ，高 的垂 直应 力 ；二就 是 岩层 比较 软 。 一种 观点认 为 ， 有 这种水 平 变 形 的内 因是
＼ 、 、 、 、
∥
３ 结
论
参考文献 ：
［ ］ 李明辉 ，刘 文欣．论神华 煤降低 水分的必要 性和有效途径 １
１ ）实验室煤干燥 的最佳条件 为煤 样粒度 为 ０～２ ｒ ５ ｍ， ａ
泥质软岩巷道破坏特征及修复技术
２２ 巷道 破坏 原 因分析 ＿
某矿 一 ０ ７２ ｍ水平东翼胶带运输大巷 担负着 井 田东 翼采 区掘 进 、 回采 时期 通 风 、 人 、 线敷 行 管
设、 材料 及原 煤运输 的任务 ， 设计 全 长 １ ０．５ ８ ２ ４ ｍ。
一
７２ ０ ｍ水平东翼胶带运输大巷西接东翼上仓斜
巷 ， 连 ２ 采 区胶 带上 山 ， 东 １ 方位 角 为 ８ 。０ 。 据 ３３ 根
７ ６
２２１ 巷 道 围岩 因素 ．．
甘 星海
泥质 软岩巷 道破 坏特 征及 修复 技术
铁托盘。
２ １ 第 ４期 ０２年
巷道 围岩两 帮和底板为强度很 低 的泥 岩和三 煤， 围岩节 理裂 隙发 育 ， 使岩 体强度 较 低 。巷道 致 在开 挖之后 ， 力调 整 、 新分 布致使 巷 道 围岩在 应 重
一
（ ） 锚 索 （ 压 锚 索 ）巷道 顶 板 采 用 ３根 ３顶 让 ： 预应 力钢 绞线 锚 索配 ４ ０ｍ × ０ ｍ ×１ ｍ＋ ０ ｍ ４ ０ｍ ２ｍ
２ ０ｍｍ×２ ０ｍ ×１ ｍ 双 托 盘 支 护 和 让 压 装 ０ ０ ｍ ０ｍ
定 深度 范 围内 出现 松动 破碎 区 ，裂 隙 水通 过裂 步 恶化 ， 引起 巷道 的强烈 变形 。 由于两 帮岩 性较
２ ３ ， 大 ６ 。巷道层 位 如 图 １ ０ｍ ／ 最 ｈ ０ｍ 所示 。
辉绿 岩 （ 英 为 主 ） 石
０ 引 言
随着我 国经 济 的持续 快速 发展 ，能源 需求 量
越来越大 ， 煤炭产量逐年大幅度攀升。 由于浅部资
煤矿软岩巷道顶底板剪切变形破坏机理
ｓ ａａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｔ ｈ ｏ ｙ，ｔ ｅ ｂ ｏ ｋ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｅ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｉｓ ａｅ ａ ｐｉ ｄ ｉ ｔ ｄ ｉｇ ｔ ｅ ｄ ｆｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｒ ｈ ｌｃ ｈ ｏ ｙ ａ ｄ ｔ ｌ ｉ ｔ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｒ ｐ ｌ ｎ ｓｕ ｙｎ ｅ ｏｍａｉ ｎ ｈ ｓ ｃｙ ｅ ｈ ｏ ｂ ｅ ａ ｅ ｏ ａ ｗａ ．Ｔ ｅｂ ａ ａ ｅ ｑ ａ ｉ ｃ ｔ ｎ ｉ ｃ ｎ ｌ ｄ ｄ．ｔｅ ｌ ｇｔ ｃ ａｉ ａｅ ｙ Ｆ ＡＣ ｕ ｒ ａ ｇ ｆ ｏ ｄ ｙ ｈ ｒｋ ｇ ｕ ｆ ａｉ ｏ ｃｕ ｅ ｋ ｒ ｅ ｌｉ ｏ ｓ ｈ ｉ ｍａ ｙ ｉ ｖ ｄ ｔ ｄ ｂ Ｌ ｎ — ｅ ｉ ｓ ｌ
山压 力假说 为前提 ， 对巷道 围岩典型破坏特征作 出理论推断 ， 建立巷道顶底板的力学模型 ， 并应用关键层理论 、 块
体理论 、 弹性力学对巷道 变形破坏进行理论分析与求解 ， 出了巷道顶底板发 生剪切 破坏判定条件 ， 得 并用 Ｆ Ａ ＬＣ
数值模拟验证其正确性 ， 为深 部 巷 道 支护 提 供 了新 的 理 论 依 据 。 关键 词 ：深部 软 岩 ；剪切 滑 移 ； 面 ； 值 模 拟 弱 数
ｏ ｄ ｙ ａｅ ｓ ｍｍａｉｅ ． Ｂａ ｅ ｎ ｔｅ ｕ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ ｐｒ ｓｕｒ ｈ ｏ ｙ，ｔ ｅ ｔｐｉａ ｒ ａ ａ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｏ ｒ ａ ｗａ ｒ ｕ ｒｚ ｄ ｓ ｄ ｏ ｈ ｎ ｅ ｇｏ ｎ ｅ ｓ ｅ ｔ ｅ ｒ ｈ ｙ ｃ ｌｂ ｅ ｇ ｈ ｃｅ ｆ ｋ ｒ ｓ ｒｏ ｎ ｎ ｃ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ，ｔ ｅ ｍｅ ｈａ ｉ ａ ｄ ｌｏ ｈ ｏ － ｏ ｒ ｉ ｅ ｐ，ａ ｄ ｔ ｅ ｕ ｒ ｕ ｄｉｇ ｒ ｋ ａｅ ｄ ｄ ｃ ｄ ｉ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈ ｃ ｎ ｃ ｍｏ ｅ ｆｔ ｅ ｒ ｆｆ ｏ ｓ ｓ ｔｕ ｌ ｏ ｌ ｎ ｈｅ ｋ ｙ
软岩回采巷道变形破坏机理研究
５ ． 塑性软化 阶段 ． ．４ ５ 岩石在轴 向表现 为应力 弱化特性 ． 产生平行 于轴线 的破裂面 ． 原有的破裂面扩张 。 并使 ５５５剪胀变形 阶段 ．此段破裂面继续张开 且破碎岩块发生相 对 ．． 滑移 ． 逐步变成不规则排列状态 。岩石其强度继续降低。 ５５６松动变形 阶段 。 块间相互 滑动 、 ．． 岩 回转 ． 岩石表 现 出松散 介 质特性 ． 岩石的强度降低到残余 强度 的最低点 。 可见 ．岩石的变形性质是 随着其它 因素 的变化 呈现 出多 阶段 特 性 。巷道所受 的采动 、 掘进影 响不 同， 所处 的变形状态就不 同 ， 具有 不 ３软岩 回 采巷 道 变 形 形 态 分 析 同结构特征的岩石其力学参 数可 能不 同． 但岩石所处变形状 态的变化 由于导致巷道变形破坏 的原因多样 化 ． 所以变形形态各异 。主要 规 律 的一 致 性 较 高 从下 面几个方 面进行论述 ： ６回 采巷 道 围岩 压 力 随 位 移 的 波动 性 变 化 规 律 ． ３１ ．顶板下沉 。 上覆岩层压力 、 围岩 自重及地应力 引起 的垂直应力 巷道开挖及受工作面采动破坏 了围岩 中原有 的应力平衡状 态 。 应 等造成 的 直至围岩中的应力状态重新平衡 ． 而且 ， 应力 状态 ３ 底鼓 。 ． ２ 底板是矿或岩石较软 ， 水的侵蚀降低 了单轴抗压强度或 力并发生新 的分布 ． 的变化与采动影响的不断加剧相伴 。当应力重新分布 时 。 巷道围岩将 膨胀性粘 土矿物膨胀 。 造成底鼓 。 产生变形和位移 在支护系统的作用下 ． 围岩 中新 的应力平 衡状 态是 ３ 顶底板移近而两帮不变 。由上覆岩层压力 、 ． ３ 构造应力 、 松散破 动态 的 ． 过程和结果是波动 的 ． 围岩在动态平衡 过程 中位移及对 支护 碎岩块 压力及顶底板膨胀变形造成的变形 ３ ． ４帮收敛 而顶底板不移近两帮岩石硬度或压力不均时产生 的变 体 的压力也是不同的 。 ６１ ．给定围岩结构和边界条件下 围岩应力 的波动性 形。 当围岩 的结构和边界条件 一定时 ． 巷道 围岩压力 、 位移及二 者间 ３５ ．顶板 、 底板和两帮局部或全部变形顶底板岩石硬度 、 垂直压力 的关 系根据 围岩与支间的相互作用 达到平衡 时的变形状 态 ． 其主要包 或水平压力作用下产生 的变形
软岩巷道收敛监测及变形破坏规律研究
图 １ 巷道顶底板及 两帮收敛规律统计
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第 ２期
（ Ｐ
６ ５ ４
王
褂 磺 疆
３ ２ ｌ
超 等
软岩巷道收敛监测 及变形破坏规律研究
５
０
４００ ３５０ ３００
的 ∞ ∞ ∞
；
２ ０ ５
ｚｏ０
０ 概 述
石 嘴 山一矿 在西 北 部地 区是 开采 深度 最 深 的矿
Ｋ ８０树脂 药 卷 ２节 ， 固长度 １— ２６ 锚 ３ｍ。锚 杆 采 用
矩 形 布置 ， 间排 距 ７ ０ ｍ ７ ０ ｍ 基 本锚 固力 ６ ０ ｍ Ｘ ０ ｍ， ４
ＭＰ ， 角 ７ 。巷 帮 、 用 ａ倾 ５， 顶
’
由 图 ３～ ６巷道 收敛 动态 分 布拟 合 曲线得 出 ， 巷
道 掘后 １０～１０ ｍ， ０ ５ 收敛 变 形 基 于 趋 于 稳 定 ， 明 说
６） 【
５ ０
上 部 岩层 已经 形 成稳 定 结 构 ， 为 巷道 确 定 合 理 的 这 二次 加强 支护 时 间提供 了可靠 的依 据 。
困难 ， 重 地影 响 了矿 井 的正 常 生 产 。如 何 有 效 加 严
２ ８ｍ Ｘ０ ７ 塔 接 长 度 ０ ２ ｍ。 喷 层 厚 度 ８ ． ． ５ ｍ， ． ０ ｍｍ。 目前 巷 道变 形及 破坏 情况 十 分严 重 。
２ 巷 道 收 敛 监 测 及 数 据 分 析
巷 道各 个 测站 断面 收敛 变形 量 及速率 分 别见 图 １ 。巷道 顶底 及两 帮 收敛量 最 大分别 为 ３５ｍ —２ ５ ｍ、 ３０ｍｍ， ８ 最小 分别 为 １０ｍ ５ ９ ｍ、５ｍｍ。巷 道顶 底 变 形速 率大 于两 帮 ， 顶底 及 两 帮变 形 速 率 最 大 分 别 为 ６ ２ｍ ／ 、． ｍ ｄ 最 小 分 别 为 ２ ４ ｍ ／ 、 ． ． ｍ ｄ ５ ３ｍ ／ ， ． ｍ ｄ ０ ８ ｍｍ ｄ ／ 。各 断面 收敛变 形 及速 率异 常 ， 其 原 因主 要 究
侏罗白垩纪极弱胶结软岩巷道变形破坏机理分析
岩样 矿物 成分 分析 结果 表 明 ， 围岩 中含有 的珍 珠 陶土 、 高岭石 、 伊 利石 、 蒙 脱石 总 含量 均 超过 ３ Ｏ ， 甚 至
达到 ８ ０ ， 具 有 强膨 胀性 和遇 水软 化强 流变 性 ， 最终 导致 了巷道 围岩 失稳 破 坏 ， 是 引 起 软岩 巷道 产 生严 重 变
１ ７
，，
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２ ５一 ／ 一 七 卜 、
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Ｔａ ｂ． ２ Ｓ ｏｆ ｔ ｅ ｎｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｏｆ ｒ ｏｃ ｋ
｜ ｅＮ ｒ
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２ 第 ０ １ ３ ３ ２ 年 卷第 ８ 月 ４ 期
Ｖ Ａ ｏ ｕ ｇ ｌ ３ ２ ２ ０ Ｎ １ ３ ｏ ４
形 破 坏 的主要 原 因之 一 。 ３ ． ２ 围岩 遇 水 软 化 、 强 度 损 失
为 了分 析 水对 围岩 承载 能力 的影 响 ， 对榆 树井 煤矿 分别 进 行干 燥 状态 以及 饱 和 状态 下 岩 石试 件 的力学
性 质试 验 ， 结 果见表 ２ 。
表 ２ 岩 石 软 化 系数 表
表 １ 三 矿 区岩 石 岩样 膨 胀 性 矿 物 组 成 表
Ｔａ ｂ ． １ Ｅｘ ｐ ａ ｎ ｄ ｅ ｄ ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｉ ｎ ３ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ｓ ｗ
乔 卫 国 等 侏 罗白 垩 纪 极 弱胶 结软 岩巷 道 变 形破 坏 机 理ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
巷道开挖中的岩体变形监测与预警技术研究
巷道开挖中的岩体变形监测与预警技术研究摘要：巷道开挖中的岩体变形监测与预警技术对于保障矿山工作人员的安全和保护矿井设施的完整性至关重要。
本研究通过综合分析巷道开挖过程中的岩体变形机理和变形监测技术，探讨了岩体变形监测与预警的关键方法和技术，包括岩体变形监测参数、监测仪器的选择和布置、数据处理和分析等。
研究结果表明，合理选择和应用岩体变形监测与预警技术，能够及时发现岩体变形的异常情况，预测潜在的岩体破坏和滑动危险，为矿山安全管理和工程决策提供重要依据。
关键词：巷道开挖；岩体变形监测；预警技术引言：在金属矿山开采过程中，巷道的开挖是一项重要的工程活动。
然而，巷道开挖中岩体的变形和失稳可能导致严重的安全事故和设施损坏，给矿山的生产和人员安全带来巨大威胁。
因此，岩体变形监测与预警技术的研究对于矿山工作人员的安全和设施的完整性具有重要意义。
岩体变形监测与预警技术通过实时监测岩体变形参数，如位移、应变、压力等，可以及时发现岩体变形的异常情况，预测潜在的岩体破坏和滑动危险。
通过有效的监测与预警，可以提前采取必要的措施，减轻岩体变形对矿山工作和设施的影响，保障矿山的安全生产。
1.巷道开挖中的岩体变形机理和影响因素巷道开挖过程中，岩体的变形是由多种因素相互作用引起的。
主要的岩体变形机理包括岩石的弹性变形、塑性变形、破裂和滑动等。
这些变形过程受到多种因素的影响，包括岩石的力学性质、地应力、水力条件、温度变化以及开挖方法等。
岩石的力学性质对岩体变形具有重要影响。
岩石的强度、刚度和变形特性决定了岩体在开挖过程中的应力分布和变形行为。
不同类型的岩石具有不同的力学性质，因此在巷道开挖过程中需要根据具体的岩石类型和力学性质来评估岩体的变形特征。
地应力是岩体变形的重要驱动力之一。
地应力来源于地壳内部的重力和地质构造力。
在巷道开挖过程中，地应力会随着岩体的破裂和松散程度发生变化，导致岩体的变形和失稳。
因此，准确评估和测量地应力对于预测岩体变形具有重要意义。
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图 5 测站 2巷道顶底板相对移近量曲线图
图 3 测站 1巷道顶底板相对移近量曲线图
图 4 测站 1巷道两帮相对移近量曲线图
3 巷道变形破坏分析
岩体的破坏实质上是结构面的相互作用与扩展 过程 [ 2 ] 。由于巷道围岩被 软弱 面 (断 面 、裂 隙 、节 理 、层理 )切割 ,导致围岩的各向异性与不连续 ,致 使围岩松动破裂引起围岩冒滑落 [ 3 ] 。
处岩层以层理间滑移为主 ,支护结构受到不均衡的
应力集中而破坏 。对顶板的右帮 ,由于高地应力的 作用 ,按照层理岩层断裂机理可知 ,该处岩层以岩层 断裂为主 ,支护结构受到了上部冒落岩块的压力而 破坏 。底板右帮的破坏方式与顶板左帮相同 ;底板 左帮的破坏方式与顶板右帮相同 。
4 结论
巷道顶底板的破断及块体滑移是造成巷道支护 系统破坏的主导因素 ,以控制锚杆的布置角度使岩 层形成稳定的组合拱结构 ,控制岩体剪切破断及错 动 ,尤其是巷道顶帮及底角的控制 ,是支护的核心问 题 ;巷道进行二次加强支护的最佳时间段是掘巷 100～150 m 后 ;巷道在后期的掘进过程中一定要加 强构造异常与地下水的探测 ,水的防治及封底是巷 道稳定性的关键 ,一定要本着“大范围控制 ”和“小 范围治理 ”的基本原则 。 参考文献 :
某个裂隙面断裂 ,断裂的岩块同样在自重和挤压的
作用下脱落 。这样连续地断裂 、分离 、滑移 、脱落失
稳 ,对巷道支护结构造成巨大的压力 ,是造成巷道变
形破坏的重要因素 。
3. 2 实例分析
38区 + 600 m 轨道巷埋深 500 m ,岩层倾角较
大 ,受高地应力 ,地层构造 ,矿物成分及施工技术等
图 6 测站 2巷道两帮相对移近量曲线图
3. 1 围岩破坏的理论分析 巷道开挖之前 ,岩体处于一定的应力平衡状态 。
开挖后巷道周边围岩发生卸荷回弹和应力重新分 布 [ 4 ] ,围岩由 3向应力状态转向 2 向应力状态 。因 而临空面的岩体首先变形 、滑移 、断裂 、脱落 。由于 岩体松动或脱落 ,临空面岩体不能在支撑深部岩体 , 由此引起地应力向深部转移 ,深部岩体应力平衡受 到破坏 ,围岩松动圈 [ 5 ] 逐步扩大 ,直到深部岩层形 成了稳定的岩体结构 ,承载上覆岩层 。
4
试验研究
王 超 等 软岩巷道收敛监测及变形破坏规律研究 2006年
软岩巷道收敛监测及变形破坏规律研究
王 超 1 ,黄小平 2 ,刘 洋 3
(1. 西安科技大学 能源学院 ,陕西 西安 710054; 2. 煤炭工业西安设计研究院 矿井所 ,陕西 西安 710054; 3. 煤炭科学研究总院西安分院 ,陕西 西安 710054)
因素的影响 ,巷道围岩岩层容易沿层理面滑动或沿
与层理面法向某个夹角处断裂 。在上部岩层压力作
用下岩体成破裂状 ,碎裂块体在喷层某处应力集中 ,
以致于压裂喷层 ,拉断并拉开金属网 ,锚杆被拉断或
抽出 ,这一系列耦合作用加速了支护系统的失稳和
破坏 。
对顶板的左帮 ,由于锚杆支护方向与岩层层理
相近 ,受到围岩应力作用 ,按照层理面滑移机理 ,该
2. Coal Industry Xi’an Design and Research Institute, Xi’an 710054, China; 3. Xi’an B ranch, China Coal Research Iinstitute, Xi’an 710054, China)
Abstract:According to investigation and monitoring of roadway in No. 1 coal m ine of shizuishan, The failure mechanism of surrounding rocks is analysed by using shippage mechanism and rup ture mechanism of rock cleats. The results p rovide some scientiffic evidences for roadway maintenance in deep m ining. Key words: soft rock roadway; cleat; exposure face; broken rock zone
通过对 38区 + 600 m 轨道巷系统的工程地质 调查 、现场监测及理论分析等 ,为确保巷道稳定性 , 解决采掘接续和安全开采提供了科学的依据 。
1 巷道支护状况
38区 + 600 轨道巷掘进断面 13. 2 m2 ,净断面 12. 1 m2 ,采用锚网喷支护 ,树脂锚杆为 <20 ×2 300 mm 的 左 旋 螺 纹 钢 锚 杆 , K2835 树 脂 药 卷 1 节 ,
收稿日期 : 2006 - 03 - 02 作者简介 :王超 (1979 - ) ,男 ,陕西渭南人 ,硕士研究生 ,主要从事岩 层控制与灾害治理方面的研究 。
图 1 巷道顶底板及两帮收敛规律统计
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[ 1 ] 西安科技大学 ,宁夏煤业集团石嘴山一矿 ,教育 部西部矿井开采与火灾控制重点实验 ,高应力松 软复杂岩层稳定性控制及综合支护 (阶段研究报 告 ) [ R ]. 西安 :西安科技大学 , 2005.
[ 2 ] 李建林. 卸荷岩体力学 [M ]. 北京 :中国水利水电 出版社 , mon itor ing and deforma tion - fa ilure for soft rock roadway
WANG Chao1 , HUANG Xiao - p ing2 , L IU Yang3 (1. School of Energy, Xi’an University of Science and Technology, Xi’an 710054, China;
岩体滑移分析 :以顶板岩体为研究对象 ,应力重 新分布的结果是位于岩体下部为零 。在垂直应力的 作用下 ,顶板岩体向临空面下滑 ,层理之间出现了分 离 、滑移 ,进而张裂 、破断 、形成塌落体 。对于底板 、 两帮的岩体也有同样类似的变形破坏行为 ,只是由 于岩体的临空面不同而引起的应力重新分布的结果 不同 。在侧向水平应力的作用下 ,岩层弯曲变形也 可能产生对巷道两帮衬砌的压力 ;陡倾斜的层状岩 体在边墙上则可能出现弯曲倾倒破坏或弯曲鼓出变 形 [4]。
岩层断裂分析 :以顶板岩体为研究对象 ,如图 7
所示
。巷道开挖后
,岩体下部
σ 1
为零
,在地应力作
用下 ,岩层将沿 ab处裂纹扩展 ,贯通 ,最终导致岩层
1将在 ab处断裂 。断裂的岩块在自重和挤压的作
用下脱落 。此时 ,岩层 2下面又处于临空状态 ,并在
a点处产生应力集中 ,在相同的条件下 ,岩层 2将沿
摘 要 :通过对石嘴山一矿 38区 + 600 m 轨道巷现场调查及表面收敛监测结果研究 ,并运用岩层 层理滑移机理和断裂机理对围岩变形破坏进行分析 ,得出了围岩破坏机理 ,为深部开采中巷道的维 护提供了科学依据 。 关键词 :软岩巷道 ;层理 ;临空面 ;松动圈 中图分类号 : TD31 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 - 749X (2006) 02 - 0004 - 03
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0 概述
石嘴山一矿在西北部地区是开采深度最深的矿 井 ,已达 750 m[ 1 ] ,所采煤层大多数属于“三软 ”煤 层 。目前 38区 + 600 m 轨道巷所服务的 9#煤层 ,其 埋藏深度 550 m。轨道巷受 F11大断层 (正断层 ,走 向近 EW ,倾向近 N ,倾角 70°,落差 0～16 m )及其所 影响的破碎带 100 m 左右 ,岩体破碎 ,节理 、裂隙发 育 ,平均 12～32条 /m3 ,平均间距小于 0. 2 m。随着 开采深度增加 ,围岩性质发生很大变化 ,加上构造应 力复杂 ,地层水丰富 ,岩体软化 ,造成巷道支护十分 困难 ,严重地影响了矿井的正常生产 。如何有效加 固与合理支护 + 600 m 巷道的围岩 ,控制变形 ,使其 真正有效 、安全地发挥作用 ,对石嘴山一矿乃至宁夏 煤业集团的安全绩效具有举足轻重的作用 。这一问 题亟待解决 [ 1 ] 。
[ 3 ] 乔永平 ,冯朝旭. 软岩巷道破坏分析及其支护参 数的选择 [ J ]. 煤 , 2001, (10) : 642～643.
[ 4 ] 李中林 ,欧阳道 ,肖荣久 ,金克家. 矿山岩体工程 地质力学 [M ]. 北京 :冶金工业出版社 , 1987.
[ 5 ] 董方庭 ,等著. 巷道岩岩松动圈支护及应用技术 [M ]. 北京 :煤炭工业出版社 , 2001.
2 巷道收敛监测及数据分析
巷道各个测站断面收敛变形量及速率分别见图 1～2。巷道顶底及两帮收敛量最大分别为 355 mm、 380 mm ,最小分别为 190 mm、55 mm。巷道顶底变 形速率大于两帮 ,顶底及两帮变形速率最大分别为 6. 2 mm / d、5. 3 mm / d,最小分别为 2. 4 mm / d、0. 8 mm / d。各断面收敛变形及速率异常 ,究其原因主要 是巷道已经进入二次变形阶段 ,同时 ,地质构造和断 层以及断层水也对其施加了不同的耦合作用 ,造成 了巷道的全断面收敛 。所以 ,在后期的掘进过程中 一定要加强构造异常与地下水的探测 。
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