关于软岩支护技术

关于软岩支护技术

前言

巷道支护是井工开采工程的核心，是一切安全生产和效益的基础，随着开采条件的日益恶化，采深的迅速增加，支护对井工开采的制约作用日趋明显，先进采矿方法能否实现，在很大程度上取决于巷道支护状况和有效断面能否得到保证。

第一节，深井巷道围岩强化支护技术体系及实践

一，深部高应力巷道：常规支护不能满足要求的一类巷道。

1，采用传统的架棚支护、锚杆支护都不能有效维护巷道。

2，以德国为代表采用U型钢可缩性支架、壁后充填、预留变形量架棚支护的方式，也不能有效维护巷道。

3，常常在掘进时就需要多次卧底、返修。

为此：出路在于发展新型锚杆类支护综合治理比较乐观，目前遇到的大部分问题可以得到解决或改善。

如：德国向我国输入U型钢可缩性支架、壁后充填技术，在德国使用范围400-600米深，可是在我国达到400米深度就解决不了我国的问题。

二，深部支护问题：

1，相当一部分埋深达到800-1000米的深井巷道支护难度不大，可以采用常规的支护技术解决，因此深井巷道支护并不都属于复杂困难支护巷道，我们关心的焦点是深部难支护巷道称为深部

支护问题。

2，它通常是指主要由于巷道埋藏深度导致的围岩较高的水平应力，使相对软弱的岩体发生大范围破坏，并产生大变型的一类工程支护问题。

三，复杂困难条件：

1，由于地层运动和成岩过程产生的强构造应力集中区，水平应力通常较大；这类构造区域内巷道变形有自身规律，其中顶板支护的安全可靠性要求较高。

2，膨胀性岩体、泥质岩体遇水泥化等条件，由于物理化学原因导致的岩体力学承载性能的衰减、岩体的变形等。

3，由于开采造成的次生应力集中区产生的巷道支护问题。

四，深井软岩成为支护重点：

1，深部高应力巷道的两个显著特点：

（1），原始应力水平相对围岩强度高。

（2），采动附加应力更趋强烈、围岩破碎区范围进一步加大，不易形成结构效应。

2，时间效应强烈、变形速度快，不易长期维护：

（1），第一类，围岩软弱型、即软岩巷道；

（2），第二类，采动影响型、即动压巷道；

（3），第三类，深井高应力型、即深井巷道；

五，巷道大变形、难以支护原因：

1，围岩松软破碎：单轴抗压强度﹤10-20MPa；

2，高应力：（1），深井（自重应力）

（2），采动应力（原岩应力的3-6倍）；

（3），构造应力；

3，松散破碎+高应力。

六，我们能开展的工作：

1，巷道顶板失稳机理及安全控制强化支护与结构让压的协调支护理论，动态分步加固稳定浅部围岩的支护理论。

2，围岩应力场的控制：

（1），结合采矿活动、开展大范围宏观应力场调整的规律性研究，形成巷道围岩的应力转移（特别是水平应力）机理，近距离煤层群的开采顺序、开采布局；

（2），巷道浅部细观应力场的卸压机理，迎头超前钻孔卸压、帮底部位的钻孔掘巷卸压、多条煤巷（主辅）的同时掘进；

3，技术手段的创新，高预应力、超长锚固、超高强度的新型抗剪锚杆，滞后注浆加固。

目的：形成围岩强化控制技术体系。

4，锚杆支护的概念：

（1），巷道采用以锚杆支护为基础的支护，其他锚索、钻孔注浆等支护和锚杆组合起来，在不同时机，以不同方式实施的，其作用并不能分出主次，也不能强调各种支护手段的次要作用；

（2），这类支护最本质特点：是从岩体内部、通过人为手段对岩体本身的力学特性和承载性能改善或提高的工程技术，和从外部接触，在

岩体发生变形后约束岩体的框式支护有本质的区别，是更高一级的支护技术。

5，锚杆支护使用要求：

（1），400米以上，传统支护基本能满足要求；

（2），600米以下，传统支护不能满足要求；

（3），年开采深度延深10米；

（4），必须发展新型支护技术，解决深井高地应力支护问题。

七，强化支护理论：

1，强化锚杆支护性能：

（1），提高锚杆力学性能，改善锚杆结构；

（2），改善锚杆承载性能，便于施加高预紧力并改善锚杆增荷性能，形成有效的初始支护强度，实现高阻让压约束围岩变形，防止围岩破坏；

（3），初始支护强度；

2，围岩强度强化：

（1），围岩强度的提高；

（2），破碎岩体的破裂过程控制；

（3），优化围岩的应力环境，优化围岩浅部应力环境，处使围岩有2向应力状态向3向应力状态转化；

如：锚杆：1.4米→3.6米；

锚杆直径：∮16→∮20→∮22mm；

拉力：3t→10t；

巷道周边围岩破坏是不能阻断的，破裂岩体破裂2-3米之后再继续破裂。

3，强化支护围岩结构：

（1），顶板的安全控制：

（2），弱化区的补强，针对层状岩体不均衡产生的弱化区（含弱面或软弱夹层、帮角岩体破坏区、软弱煤体、开放的底版等）补强；（3），关键承载区的加强：促成支护围岩整体承载结构的形成或强化，以多层次的联合支护来实现：支护体和围岩间的主动和动态的相互作用。

第二节，深部开采诱发的工程灾害

一，巷道围岩变形量增大，深部巷道围岩变形表现为如下特征：1，巷道变形速度快、变形量大、巷道围岩变形范围大；

2，岩性对巷道变形的影响更加明显，采深对软岩巷道、煤层巷道的影响尤为显著；

3，巷道维护难度增大，废弃巷道数量增加；

4，巷道持续变形、流变成为深部巷道变形的主要特征；

5，采深增加、开采对巷道变形的影响越大、影响程度也越激烈；6，多数留设的巷道保护煤柱达不到保护巷道的目的，对巷道维护十分不利；

7，巷道对支架的工作性能要求更高、必须提高支架初撑力、工作阻力和可缩量；