软岩巷道支护技术探讨
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。
软岩巷道支护探索
软岩巷道支护探索软岩巷道支护不但需要技术可行,而且要经济合理,本文主要对于软岩巷道的支护技术进行了探索,希望能够为软岩巷道支护设计提供有力参考。
标签:软岩;巷道;支护引言:长时间以来,软岩巷道一直是煤矿井巷工程中的一大难题,井深大、围岩软弱、破碎、松散、膨胀,特别是地压大的巷道。
对于应力高、膨胀强的节理化复合型软岩巷道顶板,比如炭质页岩、花斑状泥岩、炭质泥岩、软质凝灰岩、软质黏土岩等,如果使用一般的方式支护更加困难。
通常需要使用将多种手段联合起来,如高强预应力锚杆、喷射混凝土、注浆加固、U型棚钢支架等,才可以使巷道长期保持稳定。
一、软岩的定义软岩是指单轴抗压强度小于30MPa的岩石,指松散、软弱的岩层,它是相对十分坚硬岩层而言的,自身强度很低,它是一种复杂岩石力学介质,在某种特定环境下可以显著塑性变形。
二、软岩的基本属性软岩的10种基本属性为:(1)岩石强度低,单向抗压强度一般都在30~15MPa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15%以上;(5)含水率高,一般5%~10%以上,空隙率大和含水率高是软岩强度降低的重要原因;(6)吸水膨胀性强,这是含蒙脱石等粘土质矿物的主要属性;(7)软化系数大,软岩浸水后,强度降低程度遠大于一般岩石,软化系数在0.5以上;(8)对应力扰动极为敏感;(9)岩层流变性显着,掘巷和应力扰动引起的围岩变化量通常都高达数百、千毫米,围岩流变往往持续数年之久,流变速度达1mm/d左右;(10)抗震性能低,软岩巷道本身及附近爆破等都会引起围岩的显着变形。
软岩巷道维护是一项非常复杂的工作。
近年来,随着煤矿开采深度的不断增加,软岩巷道支护变得更加复杂。
在软岩中布置巷道十分不利,会给矿井安全生产带来一定的影响。
要想成功进行软岩巷道支护,应先了解软岩的基本性质。
三、软岩巷道围岩变性特征结合具体的工程实践,软岩巷道围岩变性特征主要有:第一,软岩巷道围岩变形存在显著的时间效应。
浅谈煤矿软岩巷道支护技术
浅谈煤矿软岩巷道支护技术随着煤矿开采技术的成熟,开采深度的不断深化、开采规模的扩大,巷道损坏程度逐渐的扩大。
软岩巷道支护一直是巷道工程的一个疑难点。
软岩巷道的支护与使用维护优劣程度,直接影响到煤矿安全高效生产。
文章通过对软岩巷道的概念、支护原理、支护原则、支护类型、支护对策等方面进行论述。
标签:软岩巷道;支护;原理;原则1 软岩的基本概念软岩是在特定的环境下,塑性变形明显的岩体。
这种岩体多是泥岩、粉岩等。
软岩的特点可以用软、弱、松、散概括。
在煤矿巷道支护施工中,巷道围岩就是需要施工的岩体;工程力是指岩体上的重力、应力、水作用力、膨胀应力等。
软岩通常分:低强度高膨胀性软岩、高应力软岩、极破碎软岩、复合型软岩四类。
1.1 低强度高膨胀性软岩,围岩质地破碎、强度偏低、遇水变形,对施工中的震动耐受力差。
巷道围岩变形迅速,给支护带来很大困难。
由于软岩中的泥质成分和结构面确定了软岩的特征,导致软岩产生塑性变形。
软岩通常具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性、扰动性等特性。
1.2 我国煤矿开采深度逐年增加,使得一些矿井重力引起的垂直应力骤增,构造应力场错综复杂;在高应力条件下,扰动影响剧烈,围岩破坏程度加剧,涌现新裂纹致使煤岩体积扩大,扩容膨胀。
1.3 极破碎软岩巷道围岩内节理不同、裂隙等结构面,围岩支体破碎、稳定性差。
巷道掘进工作中可能发生冒顶和片帮,给支护作业带来诸多不便。
1.4 复合型软岩指上述3种软岩类型各种组合。
2 软岩巷道支护原理与支护原则2.1 支护原理软岩巷道支护的重点在于发掘自承能力。
支护原理:依据岩层特性,地压来源,运用科学设计方法,使支护体系和施工过程能够适应围岩变形的种种情况,从而达到控制围岩变形、维护巷道稳定的宗旨。
(1)改变思想,支护结构和强度和围岩自承能力相适应,与围岩变形及强度相结合,实践证明,单纯提高支护刚度的做法是难以达到预期效果;(2)适当卸压、加固与支护相结合的方法相辅相成,运筹帷幄,高应力区,需要卸力合理,对变形大的区域,要让度适量,支离破碎区域,进行整体加固;(3)对于围岩变形量测定,及时掌握围岩变形的活动状态,根据测定结果予以反馈,以确定二次支护结构的相关技术参数;(4)坚持综合治理、持续监控的支护思想。
软岩巷道支护问题探讨
是指 软岩 在工程 力 的作 用 下 , 常 表 现 为不 可逆 变 常 形 的现 象 ; 软岩 的膨胀 性 : ③ 是指软 岩在 物理 、 化学 、 力学等 因素 的作用 下 , 生体 积变化 的现象 ; 产 ④软 岩
的崩解 性 : 是指软 岩 在 物 理 、 学 、 学等 因素 的作 化 力
重 的底 鼓并 导致 两帮破 坏 , 顶板 冒落 。 ( ) 岩 巷 道 变 形 一 般 随 矿 井 深 度 加 大 而 增 3软
大 。不 同矿 区 、 同地 质 条 件 下都 存 在 一个 软化 临 不 界 深度 , 超过 临界 深 度 , 护 的难 度 明显 增 大 , 软 支 且
() 1 软岩 临 界 荷 载 。软 岩 的 蠕 变 试 验 表 明 , 当
软岩巷 道 的支护 原理 、 支护 方 法、 支护 原则进 行探 讨 。 关 键词 : 岩 ; 软 破坏 特 点 ; 巷道 支护
软 岩巷 道支护 一 直 是 矿业 工 程 的难题 , 着 矿 随 井开采 规模 的加 强 和 向纵 深 发展 , 岩巷 道 的支 护 软
的变 形状 态 , 变 曲线趋 于某 一变 形值 , 时间延 伸 蠕 随
而 不再 变化 ; 当所 施加 的荷 载大 于该荷 载水 平 时 , 岩 石 出现 明显 的塑性 变形 加 速 现 象 , 即产 生 不 稳 定 变
与维 护问题更 加 突 出 。 目前从 理 论 和实践 来 讲 , 软 岩巷道 的支 护大多 采 用 复 合支 护 形 式 , 何 在 软 岩 如 巷 道 中应 用好 这种 支 护 形式 , 疑具 有 很 大 的 研究 无
所施加 的荷 载小 于某 一 荷 载 水 平 时 , 岩石 处 于 稳 定
岩 巷道 变形在 不 同 的应 力 作 用 下 , 有 明显 的方 向 具
软岩巷道支护技术应用探讨
合 理 范 围 内控 制 巷道 变形 、维护 围岩稳 定 的 目的。其 重 点 应该 考 虑 的是 :巷道 支 护体 系 的强 度 和柔 度 要 与 通 过 加 同后 围岩 自承 能力 相 匹配 ,最 大 利 用 围岩 自承
Ab s t r a c t : Wi t h t h e me t h o d o f c o mb i n i n g e n g i n e e r i n g a n a l o g y me t h o d wi t h s i t e mo n i t o r i n g , c o mb i n e d wi t h p r a c t i c e ( I l b o l t i n g+
适 应 由于 开拓 带来 地 压导 致 的 围岩变 形 ,从 而 实 现在
比法简单 、易用 , 但科学依据不足 ,带有盲 目性 ;理 论计算法大多只能作为设计参考 ,不能直接用于生产 实 践 ;现 场监 控 法 比较 实 用 ,具 有可 靠 性 和合 理 性 , 但 实 测 费 用 高且 受 手 段 和 条 件 制 约 ,精 度 不 宜 确 定 。 因此在 实践 中多采 用 工程 类 比与现 场监 控 相 结合 的方 法 ,也 就是 通 过工 程 相似 条 件下 或 已有类 似 巷道 支 护 效 果 和 围岩变 形情 况 、围岩 类别 和 地 质条 件 、采动 影 响 以及巷 道特 征 与使 用 条件 ,参 照 已有 的实 践 经 验参 数 ,确定 开掘 巷道 的支 护参数 、支护 时 间[ 4 1 。
浅谈地下工程软岩支护技术
浅谈地下工程软岩支护技术1 软岩支护机理软岩支护机构目前,国内外软岩巷道支护尚无良好的处理方法。
其中大部分是在巷道开挖并进行支护后进行挖掘和支撑,并且随着围岩和支撑体的变形,进行一次或多次修复直到巷道寿命结束。
这种传统的开挖- 支护- 破坏- 修复,再破坏再修复的方式和理念,不仅支护工作量大,耗时费力,成本高,而且安全性底、巷道环境状况差[1]。
根据软岩变形的基本特征和现场观测的巷道变形情况可以知道,在围岩应力作用下,软岩的应力状态和变形方式是复杂的,这也对巷道支护提出了更高的要求。
目前的巷道支护设计一般不允许围岩进入塑性状态,否则将降低其极限承载力。
因此,巷道开挖等引起的围岩应力状态变化,需要对围岩提供一定的支护和加固,以保证围岩具有足够的承载力。
由于不同的工程性质和不同地区软岩的应力状态,支护设计应充分考虑这种差异。
根据在不同的区域中的应力,相应的设计支持方案,提出了以提高支撑效果和降低支撑费[2]。
2 金属支架、砌碹支护技术这两种技术都是被动支护,它主要用于直接施加外力到巷道的周围岩石表面。
金属刚性支撑主要采用被动径向约束,以平衡围岩的变形压力,并减少围岩的变形。
该技术的优点是实现支护平衡,提高对软岩的适应性。
缺点是随开采深度的增加和围岩的大变形,大大增加了支护成本。
然而,有在支撑作用,这表明简单金属伸缩托架的刚度难以适应于较高的变形要求没有显著改善。
砌体技术主要使用水泥,砂浆,石材等材料形成封闭的载体,被动地承受软岩巷道围岩变形产生的压力。
该技术的优点在于它在周围岩石载荷下具有高强度和一定的承载能力。
缺点是在高应力和复杂的地质条件下,这是很难满足的巷道支护[2]。
3 锚杆喷联合支护技术锚喷联合支护技术这项技术在巷路表面上施加力,并与周围的岩石内部建立互动的双重功能。
常用的联合支持技术是锚喷支护。
巷道周围特定范围内的岩体直接作用于围岩表面,采用端锚、加长锚和全长锚与喷混凝土相结合的方式,它起到抑制杆体周围的岩体变形的作用。
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。
软岩巷道掘进施工与支护技术探讨
进 行初 始支 护 时 , 应 严 格 根 据 围岩 和支 架 共 同作 用原理 , 合 理确 定 支 架 的 刚度 , 使 其 具 有 一 定 的柔 性 , 充 分发 挥 围岩 的 自承 能 力 , 从 而 可 以避 免 支 架 因受 到 加 大 的压应 力 而 造 成 的损 坏 。 目前 , 初 始 支 护 一 般 采 用 的是 锚 喷支护 。
3 . 1初 始 支护
由于软 岩巷 道 围岩 变 形 具 有 明显 的时 间效 应 , 因 此, 围岩 的 自稳 时 间一 般 是 比较 短 的 , 有 些 顶板 一 经 暴 露, 就会 出现 冒落现象 。影 响这 一 现 象 的 因素 主 要 有 : 第一 , 围岩暴 露 面 的形 状 和 范 围 ; 第二 , 岩 体 的 残余 强 度 以及原 岩应 力 。所 以 , 在进 行 巷 道 掘进 及 其 支 护 时 , 需要 充分 考虑 围岩 的 自稳 时 间。 2 . 2合 理布 置巷 道 的位 置 矿井 地 质 条 件 十 分 复 杂 , 地 质 构 造 多 种 多样 , 因 此, 在设计 矿 井巷 道时 , 应 着 眼全 局 , 具 体 实施 , 力 求在 技 术 可行 的基 础上 , 把 成 本 降低 到 最 少 。为 此 , 需 要在 以下 几个 方面 努力 : ①在进 行 巷 道 施 工 之 前 , 必 须 弄 清 楚 矿 井 的地 质 构 造情 况 以及水 文地 质 情 况 , 此外 , 还需 要 充 分 考虑 岩
2 . 3巷 道 断面形状 的选择
巷道 的断 面 形 状 对 巷 道 的稳 定 性 具 有 一 定 的 影 响 。而巷 道 断面形 状 的确定 则 需 要 考虑 以下 两方 面 的 因素 : 一 是原 岩应 力 的大小 ; 二是 原岩 应力 的方 向 。
深部软岩巷道支护技术研究
深部软岩巷道支护技术研究1. 引言1.1 研究背景深部软岩巷道是指岩石中深埋处于较高地应力状态下的巷道。
由于深部软岩的强度较低,岩溶作用较强,岩体结构较复杂,深部软岩巷道在工程施工中往往面临较大的支护难度和风险。
随着我国经济建设和交通基础设施建设的不断发展,深部软岩巷道工程的需求越来越大,对支护技术提出了更高的要求。
目前,国内外对深部软岩巷道支护技术的研究也逐渐增多,一些新的支护方法不断涌现,为工程实践提供了更多选择。
由于深部软岩巷道的特殊性和复杂性,现有的支护技术仍存在许多不足之处,例如支护效果不理想、施工难度大、施工周期长等问题。
对深部软岩巷道支护技术的研究仍然具有重要意义,有待进一步深入探讨和改进。
【研究背景】的明确,有助于引导研究人员深入开展相关工作,提高深部软岩巷道工程施工的技术水平和质量。
1.2 研究目的研究目的主要是通过对深部软岩巷道支护技术的研究,探讨如何有效地提高巷道的稳定性和安全性,降低工程施工风险,为工程建设提供可靠的技术支持。
具体包括以下几个方面的目的:1. 分析深部软岩巷道的岩体特征,了解其力学性质和变形规律,为选择合适的支护措施提供依据。
2. 探索深部软岩巷道支护技术的研究方法,寻找适合实际工程的有效解决方案。
3. 改进和创新现有的支护技术,提高巷道的支护效果和工程质量。
4. 基于实践案例的经验总结,提出结论,并为未来深部软岩巷道支护技术的研究方向和应用推广提供建议和借鉴。
1.3 国内外研究现状国内外在深部软岩巷道支护技术方面的研究取得了一定的进展。
国内主要集中在深部软岩巷道支护技术的应用实践和经验总结上,已形成了一套较为成熟的支护技术体系。
采用高强度锚杆支护、锚网喷锚等技术,有效控制软岩巷道的塌方和失稳问题。
而国外则更注重对深部软岩巷道岩体特征及支护技术的理论研究,以及新型材料和装备的应用。
在岩体力学、岩土工程、支护材料等方面取得了很多创新性成果。
目前国内外在深部软岩巷道支护技术研究中仍存在一些共性问题,如对于软岩巷道的合理支护结构设计以及支护材料的选择等方面的系统研究不足。
关于煤矿软岩巷道支护技术的探讨
关于煤矿软岩巷道支护技术的探讨文章主要简单介绍煤矿软岩的工程特性和基本概念,继而通过分析软岩支护理论及技术,对最佳支护时间进行分析,最后分析并提出解决软岩巷道支护存在问题的方法。
标签:软岩巷道;稳定性;支护技术软岩属于复杂岩石力学介质的岩种类,它在某些特定的环境下会发生较为显著的塑性变形,软岩的孔隙度较大、胶结程度差受到外界环境因素影响大并有可塑性、膨胀性以及易变性,因此如何维护巷道安全一直是矿区十分重视的问题。
随着煤矿开采的强度以及埋深的不断增加,矿区的地质问题也日益突出,也使得巷道支护的难度不断提高,我国的许多矿区都属于软岩矿区,都出现了巷道支护工作进行困难的情况,本文通过对软岩巷道中软岩的工程特性、软岩支护并通过支护法中的新奥法对软岩的支护,以及软岩支护所应注意的问题进行相关的分析及探讨。
1 软岩的基本概念和工程特性软岩是一种具有软弱性、易破碎性、松散性、膨胀性、流变性的岩石,软岩又可以分为地软岩和工程软岩两种,软岩巷道所用的软岩工程岩石,因此工程软岩是软岩研究的主要对象。
而软岩所具有的两个工程特性分别为:软岩临界载荷和软化临界深度,它解释了软岩的相对性质。
1.1 软岩临界载荷当岩体所受到的荷载水平低于临界荷载时,将其归类于硬岩一类;当岩体所受到的荷载水平高于临界荷载时,岩石将会把软岩的可塑性加速变形特性表现出来,我们将此类的岩石称为软岩。
1.2 软化临界深度软化临界深度在客观上来说是一个与软化临界载荷相对应存在的客观量。
当所开挖巷道的位置大于某一开采深度的时候,会使围岩出现明显的变形以及难支护的不良现象;当所开挖巷道的位置小于某一深度时,以上现象将会消失。
2 软岩支护理论及技术2.1 新奥法新奥法的主要概念是以岩石力学围岩支护之间的共同作用为基础来进行制定的,其能够调动围岩自身所具有的承载能力,最大程度上控制围岩的变形度,防止围岩松动,以此来使工程施工达到最大的安全度以及最好的经济效果。
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。
软岩巷道支护技术分析
软岩巷道支护技术分析【摘要】在煤矿生产建设的过程中,软岩巷道的支护与加固一直是一项建筑难题,尤其是在高应力软岩巷道的支护中,控制起来比较困难。
对软岩巷道支护技术的相关问题研究,不仅够提高软岩巷道控制水平,对整个软岩工程建设也有重要的现实意义。
【关键词】软岩巷道;支护;技术我国煤炭产量与消耗量都居世界第一,煤炭工业对我国的经济发展与人们的生产生活息息相关。
大量的煤炭需求,使得我国煤炭的开采进度逐年加快,而伴随着煤炭资源的减少,其开采难度也进一步加大,煤炭开釆面临着更为复杂的地质条件与开采难度。
其中,很多巷道都需要布置在软岩中或巷道的围岩较为破碎的地质区域中。
这样的结构通常比较松散且容易破碎,抗高压的能力较低,在防护与维修方面,不但频率较高,控制技术也有困难。
据统计,我国煤炭巷道年掘进量已经超过6000千米,其中软弱及破碎围岩中的巷道掘进量大约占10%,其中每年需要返修、维护的软岩巷道大约在100千米左右。
软岩巷道的维护,不但影响了煤炭生产效率,给煤炭企业经济效益带来较大影响,最重要的是给巷道的安全带来了巨大的隐患,危及井下工作人员的生命安全。
一、软岩巷道概述1.软岩的概念与分类软岩是一种复杂的岩石力学介质,在特定环境下的具有明显塑性变形。
我国地质研究中,将软岩划分为地质软岩和工程软岩两大类。
地质软岩即强度低于25MPa的结构松散、节理发育、孔隙度大、胶结度差、容易风化膨胀性的一类岩体。
工程软岩是在工程力作用下,岩体发生显著塑性变形的岩体总称,是在地质软岩的基础上,强调工程力的作用效果。
2.巷道围岩变形破坏机理分析对于煤炭开采工程中,巷道围岩的变性因素要成为人们主要的考虑内容,围岩的变形和破坏主要受到地质因素和技术因素的影响。
在地质因素方面,不同的围岩岩性和结构状态使得巷道围岩受到应力有区别,形成应力差,加上岩体本身的强度、结构、胶结程度等等方面的影响,都会对巷道围岩变形破坏。
应力作用是造成巷道围岩变形破坏的外因因素。
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
浅析软岩矿井巷道掘进顶板支护
浅析软岩矿井巷道掘进顶板支护
软岩矿井在巷道掘进过程中,顶板支护是非常重要的一环,它直接关系到矿井巷道的
稳定性和安全性。
软岩矿井巷道在掘进过程中,常常会遇到顶板掉石、塌方等问题,因此
合理的顶板支护对于整个矿井的安全生产十分重要。
本文将从软岩矿井特点、顶板支护原则、常见顶板支护方式等方面进行分析,以期为矿井巷道顶板支护提供一些参考。
一、软岩矿井特点
软岩矿井常见于沉积盆地和构造破碎带,主要由泥岩、砂岩、页岩等组成,岩层间具
有一定的脆性,抗压强度较低。
矿井巷道在掘进过程中很容易发生顶板掉石、顶板塌方等
现象,从而威胁到矿工的安全。
在软岩矿井巷道掘进过程中,顶板支护显得尤为重要。
二、顶板支护原则
1. 采取综合支护措施
软岩矿井巷道顶板支护应该采取综合支护的措施,包括钢架支护、锚杆支护、喷网支
护等多种形式的支护手段,通过多种手段的组合使用,有效地增强矿井巷道的顶板稳定
性。
2. 选用适宜的支护材料
3. 考虑巷道变形和破坏规律
在进行顶板支护设计时,需要考虑矿井巷道的变形和破坏规律,根据巷道结构、岩层
性质、地应力等因素进行合理的设计,以保证支护效果和矿工的安全。
三、软岩矿井巷道常见顶板支护方式
1. 钢架支护
钢架支护是软岩矿井常见的一种顶板支护方式,它通过设置钢架支撑巷道的顶板,有
效地增强了顶板的稳定性。
钢架支护适用于较宽、较高的巷道,支撑效果好,使用寿命长,是软岩矿井巷道顶板支护的重要手段。
2. 锚杆支护
3. 喷网支护。
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。
煤矿井下软岩巷道支护技术探析
煤矿井下软岩巷道支护技术探析对于煤矿开采来说软岩是普遍存在的,而软岩对煤矿开采的安全性和可靠性来说都会产生很大的影响,所以对软岩的处理就成了煤矿开采的一个重要环节,对煤矿软岩巷道支护工作也就成为工程技术人员关注的课题。
本文首先分析煤矿井下软岩巷道的支护问题,重点论述煤矿井下软岩巷道支护技术,以供参考和借鉴。
标签:软岩;软岩巷道;支护0 引言地下开采一直以来都是我国煤炭资源获取的主要方式,这就需要在矿井下面挖掘足够的巷道。
对于煤矿建设和生产来说,必须保证巷道的通畅和围岩的稳定。
由于煤矿井下巷道支护受、地应力强度、围岩破碎松软度、巷道与硐室断面程度等不同因素的影响,这就需要改进和提高煤矿巷道支护技术,尤其是煤矿井下软岩巷道的支护技术。
本文重点论述井下软岩巷道支护技术,为煤矿的安全生产提供重要的理论支持。
1 煤矿井下软岩巷道的支护问题分析在软岩巷道变形上,软岩巷道表现为蠕变变形的特点,有三个时期,具备显著的时间性。
在变形的初级阶段,能够快速地形成压力和存在较大的变形量,这是巷道稳定性的有效应用。
倘若不能够实时地控制软岩巷道变形,冒落岩块的情况会发生,这会损坏巷道。
不兼顾软岩的变形特点,支护通过刚性支架进行就较难维护巷道,也会压坏支架,从而导致巷道的垮落。
另外,软岩巷道大部分是环向的受压方式,缺少对称性,在开挖巷道的时候,变形的顶板较易冒落,以及导致底板的底鼓,倘若不能够实时地控制底板的底鼓,就会使巷道受到破坏。
在增加煤矿井下深度的过程中,会加大软土巷道的变形量。
在不同的地质状况以及煤矿区域,一种独特的软化临界深度会形成,超出了此深度会提升支护的难度。
基于应力的影响作用,变形的软岩巷道具备相应的方向性。
软岩的失水和吸水都会由某种意义上导致软岩的变形膨胀和泥化,从而使巷道受到破坏。
在支护软岩巷道上,变形的围岩会使其机理受到破坏,应当对围岩变形以及支护的过程进行协调,进而选用适宜的支护参数与方式,实时地加以支护。
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。
试论煤矿软岩巷道支护技术
试论煤矿软岩巷道支护技术麻家梁煤矿地质条件复杂,高应力软岩巷道的掘进、维护问题突出,巷道工程质量和掘进速度已严重制约现代化综合机械化开采水平的正常发挥。
因此,开展复杂高应力软岩巷道支护技术研究,对促进煤矿深部开采的进一步发展、高应力软岩巷道围岩控制理论的形成和实现高产高效矿井的建设都具有重要的理论意义和实用价值。
一、复杂高应力软岩巷道特性深部围岩受力特别复杂,不仅受到水平应力、垂直应力等浅部围岩应力外,还受到深部复杂地质构造引起的复杂应力。
造成了深部围岩处于高地应力、高地温、高岩熔水压、高扰动性这一复杂的力学环境。
致使深部围岩变形结构更加复杂,变形能量来源的组合效应也越加明显。
1、变形破坏机理深部巷道开挖必然破坏围岩原始的应力平衡,此后,开挖附近的围岩将通过不断的变形卸压,使重力和构造应力重新分布,直至达到新的应力平衡。
卸压范围圈内的围岩体除受到卸压范围圈内围岩弹性变形、剪胀扩容、构造错动等直接作用应力,还将受到卸压圈范围外通过中间围岩传递的间接围岩体的变形应力。
致使卸压圈内的围岩体由过去的受原始复杂压力变成后来拉、剪力。
软岩巷道变形破坏机理更多,最主要有化学膨胀机理、应力扩容机理、结构变形机理。
通常软岩巷道多表现为四周普遍受压,并且全断面收缩,同时底臌现象十分严重,有的软岩巷道甚至引发顶板冒落和两帮破坏。
2、支护原则根据对复杂高应力软岩巷道破坏机理和变形破坏特征分析可知,对一般软岩巷道支护有两种方式:一种是“及时主动”支护;另一种是“过程被动”支护。
对于高应力完整、中等坚硬、弱围岩必须采用主动支护为主的联合支护形式,对高应力破碎围岩必须采用被动支护为主、主动加固为辅的联合支护形式二、复杂高应力软岩巷道支护研究1、巷道的基本情况麻家梁煤矿南部轨道下山及联巷设计长度为122.8m,3‰上坡施工,服务年限为20年。
巷道所处煤岩层产状变化较大,施工范围内基本为北北东向,倾角5°~16°。
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软岩巷道支护技术探讨
摘要:长时间以来,软岩巷道的支护一直为我国煤矿带来极大困扰,随着煤矿开采深度的愈来愈增加,软岩巷道的支护一直被视为困扰煤矿生产的一大难题,在这种情况下,也对软岩巷道支护设计提出了更为严格的要求。
本文就在对软岩工程特性与软岩巷道围岩变形特点分析的基础上,对软岩巷道支护设计要点予以探讨,深部软岩巷道的支护技术研究具有重要的理论及实际意义。
关键词:软岩巷道;支护设计;理论
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深井软岩巷道支护特征
1.1围岩的自稳时间短、来压快
所谓的自稳时间,就是在没有支护的情况下,围岩从暴露起到开始失稳而冒落的时间。
软岩巷道的自稳时间仅为几十分钟到几个小时,巷道来压快,要立即支护或超前支护,方能保证巷道围岩不致冒落。
巷道围岩的自稳时间长短主要取决于围岩强度和地压大小,同时也和巷道的断面形状、掘进方法、巷道所处的位置等有关。
1.2围岩变形量大、速度快、持续时间长
软岩巷道的突出特点就是围岩变形速度快、变形量大、持续时间长。
一般软岩巷道掘进后的第1~2d,变形速度小的为5~10mm/d,大的达50~100mm/d;变形持续时间一般为25~60d,有的长达半年以上仍不能确定。
1.3围岩的四周来压、底臌明显
在较坚硬的岩层中,围岩对支架的压力主要来自顶板,中硬岩层对支架的压力来自顶板和两帮,但在松软岩层巷道中则四周来压、底臌明显。
松软岩层,由于结构疏松、强度低,很难支撑上覆岩层的重量,围岩在自重地压(γH)的作用下,以垂直变形为主,垂直变形中又以底臌为主。
软岩巷道四周来压,如果底板不支护,支护结构将出现一个薄弱带,巷道破坏首先就是从不设防的底板开始,又因底臌导致两帮移近和底脚失稳,直到片帮冒顶,巷道全部破坏。
1.4围岩遇水膨胀、变形加剧
软岩一般都含有亲水性很强的蒙脱石、伊利石等粘土矿物的岩石,这些岩石遇水后软化,体积急剧膨胀,因而变形也更剧烈,产生很大的膨胀压力。
1.5普通的刚性支护普遍破坏
软岩巷道变形量大、持续时间长,普通刚性支护所承受的变形压力很大,施工后很快就发生破坏,必须再次或多次翻修后巷道才能使用。
这是刚性支护不适应软岩巷道变形规律的必然结果。
2 松软岩巷道支护原理
(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,对高地应力区,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;
(4)树立综合治理、联合支护、长期监控的支护思想体系
3软岩巷道支护技术针对软岩的基本属性和围岩压力特点,国内外广大地学工作者们通过多年的
实践与努力,已探索出许多适宜于软岩巷道的行之有效的支护措施及支护方法。
软岩巷道支护方法,并不是单一的支护可以奏效的,也不是一次支护最终可以实现的,必须采用联合支护的方式。
3.1 选择合理的巷道断面大小与形状
岩石虽然具有较强的耐压力,但抗拉能力较小,进行对巷道断面形状大小的选择时,应尽量保证少出现拉应力,且尽量减小压应力集中系数。
由于相同的材质因其形状的不同施加给支架的承载力也不尽相同,所以在材质与断面形状大小相同的情况下,支架承载能力也会随着断面大小的增加而降低。
就我国软岩本身具有的特性来看,如若不将支架的反作用力考虑在内,半圆拱直墙巷道位移量要远远高于圆形巷道的位移量;而圆形巷道围岩的应力集中系数要远小于半圆拱直墙巷道。
因此,在软岩巷道中为了方便后期的维护,其断面形式应尽量选择近似圆形或者圆形。
3.2 联合支护
根据松软岩层特征,巷道支护一般需分次进行。
巷道开挖,围岩暴露后,立即进行第一次支护,及时封闭围岩,使围岩尽可能减少其强度损失,防止有害的松散状态发生,以后再根据情况,适时的进行二次或多次支护。
支护形式,目前发展趋势是以锚喷支护为主的联合支护方式。
在松软岩层巷道维护中,锚喷支护作为一次支护已被公认;二次支护可用锚网喷,也可用金属可缩性支架,还有采用整体混凝土支护。
实践证明:以锚喷为主的联合支护体系对松软岩层的维护有较好的适应性
3.3综合治理
对松软岩层巷道支护,必须树立综合治理的观念,方可达到预期效果,主要应考虑以下几方面:
(1)巷道位置的选择,最好是选在工程地质条件好,工程量又少的地段,并注意避免空间效应;巷道轴线方向和最大主应力方向平行或小角度相交。
(2)巷道断面形状要适应地应力分布特点,一般应使巷道周边圆滑,防止应力集中,设计的断面尺寸要考虑变形后断面尺寸的要求。
(3)施工工艺,应尽量减少对围岩的震动,并应及时封闭围岩,防止风化。
(4)巷道底板和水的治理,对巷道整体稳定性具有重要意义,可采用底板注浆或打锚杆办法来提高其自身强度,采用疏水、导水措施确保工作面及整个巷道不存水。
(5)支护结构、参数、施工工艺要密切注意和围岩变形状态相匹配。
3.4长期监控
围岩变形是围岩力学形态变化最直接体现。
它不仅直接反映了地压规律,而且也是松软岩层用来分析判断围岩稳定程度的可靠手段。
因此,进行现场变形量测,掌握围岩变形活动状态和时间效应,并在此基础上,选择支护结构和参数,妥善安排掘进和支护工艺过程,以确保支护体系和支护特性曲线和围岩变形活动状态相适应、相匹配,以最大限度发挥围岩自承能力和支护体系支撑能力,这是搞好维护的关键。
松软岩层变形具有时间效应长的特点,所以坚持长期监控,对于及时了解围岩稳定信息及采取相应的加固措施具有重要意义
4 结束语
综上所述,在软岩巷道支护设计中,必须结合煤矿所处的地理环境、岩层结构以及煤矿采掘深度等,采取合理的巷道支护方案,从而保证煤矿开采工作的安全性,提高煤矿企业的经济效益。
参考文献
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