鬆散軟弱巷道支護技術

2023-02-09 09:03:02 字數 3510 閱讀 5424

二、鬆軟岩層巷道施工涉及的幾個問題

(一)、軟岩巷道圍岩變形和壓力特徵

圍岩變形是衡量軟岩巷道礦壓顯現強烈程度和維護狀況的重要指標。研究和**巷道的圍岩變形規律、特徵和變形量,以便合理原則巷道的支護形式和引數,最大限度地利用圍岩自身強度,避免目前軟岩巷道中經常遇到的支護多次破壞和頻繁翻修的困難局面,對改善軟岩巷道維護具有重要意義。

1.軟岩巷道圍岩變形和壓力特徵

(1)圍岩變形有明顯的時間效應。

(2)圍岩便佞有明顯的空間效應。

(3)軟岩巷道不僅頂板下沉量大和容易冒落,而且底板也強烈鼓起,並常伴隨有兩幫劇烈位移。

(4)圍岩變形對應力擾動和環境變化非常敏感。

此外,軟岩巷道的自穩時間短。由於上述因素的差異,鬆軟圍岩自穩時通常為幾十分鐘到十幾小時,有的頂板一暴露就立即冒落,這主要取決於圍岩暴露面形狀和面積、岩體殘餘強度和原岩應力。因此在決定巷道掘進方式和支護措施時必須考慮巷道圍岩的自穩時間。

2.巷道圍岩變形量的構成

(1)掘巷引起的圍岩變形量,它一般發生在巷道掘進的初期;

(2)圍岩流變引起的變形量,它在巷道整個服務期內都會發生;

(3)巷道受各類擾動引起的變形量,如巷道維護過程中,因指甲損壞,支護阻力發生變花,巷道附近支架返修或開掘新的巷道,以及泥岩遇水和巷道積水增加等等。

(二)合理選擇巷道位置

合理選擇巷道位置是保證巷道處於穩定狀態最關鍵的決策之一。選擇巷道位置應著重考慮以下兩個方面:

(1) 岩石性質。應盡量將巷道布置在遇水膨脹小、質地均勻、較堅硬岩石內。在同一條巷道內,即使圍岩性質只有微小差異,巷道壓力顯現也有明顯差別。

(2) 支承壓力的影響。實踐證明,回採動壓是造成煤層底板岩石大巷破壞的主要原因。煤層開採以後,其底板岩石大巷的壓力就有明顯的增加。底板岩石大巷與煤層距離的大小和落煤方式有關。

除了避免支承移動壓力的影響外,還必須避開採場上下固定支承壓力的影響範圍,以把巷道不知在應力降低區或原岩應力區內為最好。

(三)巷道斷面形狀的選擇

由於鬆軟岩層地質情況非常複雜,巷道支護不單純受岩層的重力作用,有時周圍都受到很大的膨脹壓力,甚至有的巷道的側壓比頂壓大好幾倍。若採用常規的直牆半圓拱或三心拱形斷面顯然難以適應,往往造成巷道的破壞和失穩。因此,合理選擇斷面形狀對維護鬆軟岩層巷道的穩定尤為重要。

巷道斷面形狀,主要根據地壓的大小和方向來選擇。若地壓較小,選用直牆半圓拱形是合理的;若巷道周圍均受到很大的壓力,則以選擇圓形巷道斷面為宜;若垂直方向壓力特別大而水平壓力較小,則選用直立橢圓形斷面或近似橢圓形斷面是合理的;若水平方向壓力特別大而垂直方向壓力較小,則應選用曲牆或矮牆半圓拱帶底拱、高跨比小於1的斷面或平臥橢圓形斷面。

(四)破岩方式的選擇

在鬆軟岩層中掘進巷道,破岩方法最好以不破壞或少破壞巷道圍岩為原則。若採用鑽眼爆破破岩,也應採用光面爆破。

(五)支護方式和支護結構的選擇

在鬆軟岩層中,巷道一經掘出,若不及時控制,則圍岩變形發展很快,甚至圍岩深處也有不同程度的位移,繼而可能出現圍岩破碎、流變以致垮落。如果架設一般的梯形支架,可能會出現斷梁、折腿等現象;即使採用拱形料石或混凝土整體支護,亦常因巨大的不均勻地壓作用而導致巷道失穩和破壞。

鬆軟岩層的地壓顯現屬於變形地壓,初始支護應按照圍岩與支架共同作用的原理,選用剛度適宜的、具有一定柔性或可縮性的指甲。它即允許圍岩產生一定量的變形移動,以發揮圍岩自承能力,同時又能限制圍岩發生大的變形移動。錨噴支護是具有上述特性的支護形式,因而是一種比較理想的初始支護結構。

二次支護的作用在於進一步提高巷道的穩定性和安全性,應採用剛度較大的支護結構。若採用錨噴支護作為初始支護,二次支護仍可採用錨噴支護,也可砌碹。在重要工程或地壓特大地段,在噴射混凝土中還應增加鋼筋網和金屬骨架,即構成錨噴網金屬骨架聯合支護結構。

錨噴支護總厚度以150~200mm為宜。錨桿長度一般根據開巷後的塑性區範圍而定。在軟岩巷道中,塑性區範圍一般為2~3m,有時可能超過3~5m,此時採用長短結合錨桿較好,長錨桿大於1.

8m,短錨桿在1m左右。長錨桿可以抑制塑性區的發展,而短錨桿可以積極加固鬆動圈的圍岩,使其構成穩定的承載環。在錨桿長距比相同的情況下,採用短而密的錨桿比長而疏的錨桿效果好。

採用料石或混凝土砌碹作為二次支護時,因長條形料石和混凝土塊在碹體中受力情況不好,在不均勻地壓作用下,多數會因點接觸形成應力集中而使碹體區域性遭到破壞。為了克服這一缺點,應選弄異形料石或異形混凝土塊作為砌體材料,金川、舒蘭、瀋北等礦區都有成功的經驗。圖10-3是舒蘭煤礦設計採用的異形混凝土塊碹,圖10-4是前屯煤礦使用的異形料石圓碹。

二次支護應在圍岩地壓得到釋放、初始支護與圍岩組成的支護系統基本穩定之後進行。圍岩變形趨於穩定的時間,不僅取決於岩層本身物理力學性質,而且與初始支護時的支架剛度密切相關,因此它的變形範圍往往很大。為了保證二次支護的效果,最好進行圍岩位移速度和位移量的測量,並繪出相應的變化曲線。

(1) 如有的地層岩石流變很突出,若不立即封閉,圍岩就要流動。累死這種情況,不必非採用二次支護,可從支架的結構上採取措施,使之具有一定的可縮量,一遍有效地抵禦形變地壓,僅採用一次支所就可使巷道穩定。

(2) 有的巷道圍岩變形長期不能穩定,二次支護時間不易控制,有可能初始支護就需要多次。對於這種情況要等到巷道基本穩定之後才能進行最後一次支護(即所謂二次支護)。

(六)軟岩巷道的聯合支護

1. 錨噴和u形鋼聯合支護

2. 錨噴和砌碹聯合支護

3. 錨噴和弧板聯合支護

(七)巷道底板的管理

1.巷道底鼓型別及機理

(1)擠壓流動性底鼓

(2)撓曲褶皺性底鼓

(3)遇水膨脹性底鼓

(4)剪下錯動性底鼓

2.底鼓的防治

在具有膨脹性圍岩中掘進巷道,多數是要發生底鼓的,因此,一般應安設底拱。目前我國防止底鼓的措施一般使用砌塊砌築底拱。

對工作面有水巷道,施工時要即使排水,儘量減少水與岩石接觸,防止岩石遇水膨脹。

(八)重視圍岩的量測監控

在鬆軟岩層巷道採用錨噴支護,一定要配合進行測量監控,以便及時調整支護引數,尤其對巷道圍岩的收斂變形應該特別重視。用收斂計可測量巷道的收斂變形:用水準儀可測量頂板下沉量和底鼓量:

用各種多點式位移計可測量鹽城內不同深度的位移,從而可以算出位移速度。這些測量資料有助於評價圍岩的穩定程度,可以論證各設計引數是否合理和秒噴效果,也是修改設計的確定二次支護時間的依據。

錨桿的錨固力可用中空千斤頂式錨桿拉力計來測量。

(九)借鑑新奧法知道軟岩巷道施工

新奧法是2023年由奧地利教授根據本國多年隧道施施工經驗總結發表的,成為心底裡隧道施工法,簡稱新奧法。

新奧法是隧道施工方法的總結,重要針對軟岩隧道施工,重點在住戶方面。新奧法不是單純的指甲結構改革或支護方法的改進,而是一套綜合的隧道施工方法,更確切地說是一套適用於斷面為50~150m的隧道及大斷面地下工程的,使設計、掘進、襯砌。測試相結合的完整新概念。

實際工作中,應重視隧道底板的處理。底板不穩就會牽動整體不穩,隨意新奧法特別強調二次支護的封底的關鍵作用。二次支護後,仍繼續監測支護壓力及圍岩位移,必要時再進行支護調正。

新奧法的幾本思想和方法不僅適用於隧道工程,而且同樣適用於斷面相比較小的煤礦軟岩巷道工程。從以下介紹的幾個工程例項可以看出,有許多做法是和新奧法的觀點相一致的:也有的工程與新奧法相比,差距還很大,在設計、施工方法、施工與量測監控緊密結合等方面,還有許多任務作要做。

動壓巷道支護技術

收稿日期 2007 12 20 作者簡介 馬友魁 1973 畢業於內蒙古科技大學,助理工程師,現任老石旦煤礦生產技術科科長。動壓巷道支護技術 馬友魁 神華集團海礦公司老石旦煤礦,內蒙古烏海市 016033 摘要 本文著重分析了受採動影響的工作面的壓力分布特點,並指出老石旦煤礦在生產中動壓巷道的圍岩狀...

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山東科技大學學生畢業設計 摘要本文共分三篇,其中第一篇為作者根據在唐口煤礦畢業實習而整理出來的唐口礦井的基本概況。第二篇為本文的核心內容,隨著國內許多煤礦開採深度的不斷增加,地質條件惡化 破碎岩體增多 地應力增大 水頭壓力和湧水量加大 地溫公升高,軟岩 問題顯得愈加突出,研究如何行之有效地解決軟岩巷...

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