發(fā)布時(shí)間：2022-07-16 02:41:44
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇煤礦軟巖支護(hù)技術(shù)探討，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【摘 要】近年來，隨著礦山開采條件的日益復(fù)雜，所涉及的工程領(lǐng)域越來越多，我國(guó)的許多礦區(qū)，目前都存在著軟巖巷道支護(hù)困難問題，并成為影響礦區(qū)發(fā)展和礦井經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益的主要因素之一。軟巖巷道支護(hù)歷來是巷道工程的難題，通過對(duì)軟巖巷道的特征分析，及支護(hù)原理和方法的論述，對(duì)泉店礦回采巷道支護(hù)方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并給出了相應(yīng)的建議和措施，取得了良好的效果。
【關(guān)鍵詞】軟巖巷道；圍巖；支護(hù)結(jié)構(gòu)
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤的需求量逐年增長(zhǎng)，開采的范圍也不斷擴(kuò)大。無論新老礦井，在開掘巷道時(shí)都遇到了大量的軟巖層，特別是隨著開采深度的不斷增加，深部地壓明顯增大。加之開采條件愈趨復(fù)雜，給巷道的掘進(jìn)與維護(hù)帶來了很多的困難。在開掘過程中，由于圍巖的變形、位移、膨脹，使巷道掘進(jìn)速度減慢，每天僅能完成幾米。巷道竣工不久，支護(hù)受到嚴(yán)重破壞，某些礦的掘砌成本高達(dá)每米幾千元，甚至上萬元，是穩(wěn)定圍巖中同類巷道的3～4倍而且維修困難。
在軟巖層中施工巷道，掘進(jìn)容易，但維護(hù)極其困難，采用常規(guī)的施工方法和傳統(tǒng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，往往不能奏效。因此研究軟巖支護(hù)問題便成為巷道施工的關(guān)鍵問題。
1 軟巖巷道的特征
軟巖巷道最明顯的特征是地壓顯現(xiàn)比較劇烈，巷道維護(hù)困難，主要表現(xiàn)在圍巖的自穩(wěn)時(shí)間短、來壓快、圍巖變形量大、速度快、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、四周來壓、底鼓明顯、遇水膨脹、變形加劇，可以用4個(gè)字來概括：松、散、軟、弱。
2 松軟巖巷道支護(hù)原理
軟巖層巷道支護(hù)的著眼點(diǎn)應(yīng)放在充分利用和發(fā)揮自承能力上。支護(hù)原理是：根據(jù)巖層不同屬性，不同地壓來源，從分析地壓活動(dòng)基本規(guī)律入手，運(yùn)用信息化設(shè)計(jì)方法，使支護(hù)體系和施工工藝過程不斷適應(yīng)圍巖變形的活動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到控制圍巖變形、維護(hù)巷道穩(wěn)定的目的。具體的說，有以下幾個(gè)方面：
（1）必須改變傳統(tǒng)的單純提高支護(hù)剛度的思想，支護(hù)結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度應(yīng)與加固圍巖、提高圍巖自承能力相結(jié)合，與圍巖變形及強(qiáng)度相匹配，實(shí)踐證明，單純提高支護(hù)剛度的方法是難以奏效的；
（2）必須采取卸壓、加固與支護(hù)相結(jié)合的方法，統(tǒng)籌考慮、合理安排，對(duì)高應(yīng)力區(qū)，要卸得充分，對(duì)大變形區(qū)，要讓得適度，對(duì)松散破碎區(qū)，要注意整體加固，對(duì)巷道圍巖整體要支護(hù)住；
（3）進(jìn)行圍巖變形量測(cè)，準(zhǔn)確地掌握圍巖變形的活動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)量測(cè)結(jié)果進(jìn)行反饋，以確定二次支護(hù)結(jié)構(gòu)的參數(shù)，確定補(bǔ)強(qiáng)時(shí)間，再次支護(hù)時(shí)間和封底時(shí)間；
（4）樹立綜合治理、聯(lián)合支護(hù)、長(zhǎng)期監(jiān)控的支護(hù)思想體系。
3 松軟巖巷道支護(hù)原則
早期的支護(hù)理論沿用地面結(jié)構(gòu)工程原理設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)，圍巖是支護(hù)的對(duì)象，支護(hù)只是人工構(gòu)筑的承載結(jié)構(gòu)而已。然而，現(xiàn)代巖石力學(xué)揭示，巖石破裂后具有殘余強(qiáng)度，松動(dòng)破裂圍巖仍具有相當(dāng)高的承載能力，圍巖既是支護(hù)壓力的根源，又是抵抗平衡原巖應(yīng)力的承載體，而且是主要的承載結(jié)構(gòu)體。支護(hù)的作用在于維護(hù)和提高松動(dòng)圍巖的殘余強(qiáng)度，充分發(fā)揮圍巖的承載能力。因而，在松軟巖巷道支護(hù)中，要遵循以下幾方面原則：
（1）維護(hù)和保持圍巖的殘余強(qiáng)度原則；
（2）提高圍巖殘余強(qiáng)度的原則；
（3）充分發(fā)揮圍巖的承載能力的原則。
4 軟巖巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇
根據(jù)軟巖的不同類型、位移、壓力及使用條件等情況，軟巖支護(hù)結(jié)構(gòu)有傳統(tǒng)支護(hù)、錨噴支護(hù)以及兩者組合的混合支護(hù)、緩沖支護(hù)、讓壓支護(hù)等多種支護(hù)結(jié)構(gòu)。由于各礦區(qū)松軟巖層的地質(zhì)條件及圍巖條件的復(fù)雜性和隨機(jī)性，目前尚無公認(rèn)的理論計(jì)算方法。
所以必須從軟巖巷道支護(hù)工程的實(shí)際情況出發(fā)，應(yīng)因地制宜選擇使用，使其在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上更加合理。
4.1 砌碹封閉式支護(hù)
采用圓形、橢圓形、馬蹄形等合理巷道斷面形狀與其相應(yīng)的料石和混凝土塊砌碹封閉支護(hù)。
此種傳統(tǒng)的剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)，適用于淺部、位移及壓力不大的膨脹性軟巖巷道。碹的壁后充填軟矸或砂。云南省田壩煤礦二號(hào)井煤建公司礦建處施工隊(duì)采用生石灰、山砂、爐灰渣配比成的壁后充填柔性材料，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用其支護(hù)效果較好。
4.2 圓碹加砌木磚封閉式支護(hù)
這種支護(hù)結(jié)構(gòu)與砌碹封閉式支護(hù)的區(qū)別是在料石和混凝土砌塊之間均勻地加砌一定數(shù)量的木磚，使砌碹剛性支護(hù)形成一定的可縮量，增加了適應(yīng)圍巖變形的可縮性能，每塊木磚厚一般為20～50 mm，當(dāng)圍巖的壓力越大、變形量越大時(shí)，所需木磚的塊數(shù)就越多，木磚的厚度也就越大。
由于木磚受壓收縮，當(dāng)圍巖反力作用在圓碹上，碹體作用在木磚上，碹體壓力超過木磚的抗壓極限強(qiáng)度時(shí)，木磚收縮，圓碹和圍巖一起內(nèi)移。顯然，加木磚的圓碹支護(hù)改善了砌碹剛性支護(hù)的剛度，增加了軟巖的適應(yīng)范圍，但木磚防腐耐久性差，只適用于服務(wù)年限不長(zhǎng)，且不重要的軟巖巷道。
4.3 條帶碹支護(hù)
在松軟、膨脹軟巖中，采用圓碹加砌木磚仍不能滿足釋放較大能量的要求時(shí)，就可采用條帶碹，這也是解決軟巖支護(hù)問題的途徑之一。條帶碹就是用料石或混凝土砌筑成一定長(zhǎng)度的支護(hù)碹體，稱之為“條帶”，條帶與條帶之間留有一定寬度的空隙，稱為“卸壓通道”，通道讓頂、幫圍巖暴露，允許圍巖向巷道空間方向擠出，起到能量或應(yīng)力釋放的作用，為圍巖變形提供機(jī)會(huì)，以減輕對(duì)碹體的壓力。
4.4 離壁碹支護(hù)
離壁碹支護(hù)就是碹體和支架離開圍巖頂板及兩幫有一定距離的一種支護(hù)形式。離壁尺寸取決于圍巖釋放能量的大小，圍巖釋放能量大，變形量也大，離壁的尺寸也大。離壁碹之所以能支護(hù)軟巖巷道并穩(wěn)定下來，就是它留出釋放能量的變形空間，讓圍巖變形。離壁碹支護(hù)適應(yīng)于圍巖釋放能量較大的軟巖巷道。
4.5 可縮性U型鋼支護(hù)
U型鋼支護(hù)有多種結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)巷道斷面尺寸的不同分為4節(jié)、5節(jié)、6節(jié)等不同類型。一般常用18#～36#U型鋼制做，節(jié)與節(jié)之間搭接長(zhǎng)度300～400 mm，用卡箍、螺栓或鋼楔鎖緊裝置來獲得摩擦接頭阻力。當(dāng)圍巖變形壓力超過U型鋼接頭摩擦阻力時(shí)，U型鋼接頭發(fā)生收縮，圍巖釋放能量，巷道斷面收斂減小，形變壓力降低，U型鋼支架停止收縮。當(dāng)圍巖變形壓力再次超過接頭阻力時(shí)，支架將再次重復(fù)上述過程，直到圍巖和支架達(dá)到穩(wěn)定時(shí)為止。
4.6 置換支護(hù)
這種支護(hù)的實(shí)質(zhì)是將軟巖多挖出一定深度，用高強(qiáng)度材料（混凝土、碎石、礦渣和砂子等）置換，然后再進(jìn)行支護(hù)，使軟巖的位移壓力得到控制，獲得較好的支護(hù)效果。置換支護(hù)有兩種基本形式：當(dāng)軟巖只占巷道斷面的一部分時(shí)，采用局部置換支護(hù)；當(dāng)全斷面位于軟巖之中時(shí)，采用全部置換支護(hù)。
5 結(jié)語(yǔ)
（1）軟巖巷道支護(hù)問題是很復(fù)雜的，不能不分時(shí)間、不分地點(diǎn)、不分圍巖、不分深淺一樣看待，必須全面、系統(tǒng)地從多方面改善支護(hù)狀況。一是，盡可能將服務(wù)年限長(zhǎng)的巷道布置在比較穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)盡量避免采動(dòng)壓力的影響；二是，提高施工質(zhì)量，優(yōu)化施工工藝，盡量縮短掘與支之間的間隔時(shí)間，避免用水和濕氣通風(fēng)，采用減震光面爆破快速施工；三是，要全面考慮圍巖構(gòu)造的膨脹特性、抗壓強(qiáng)度、泊桑系數(shù)、賦存深度、采動(dòng)壓力等因素，合理選擇最經(jīng)濟(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)。
（2）對(duì)于強(qiáng)膨脹的軟巖巷道，特別是受構(gòu)造應(yīng)力與膨脹力綜合影響的巷道，選用一般聯(lián)合支護(hù)、U型鋼可縮性支架是不能使巷道保持穩(wěn)定的，因此，必須考慮二次支護(hù)。
摘 要：近年來，隨著煤礦開采深度的增加，許多原來軟巖很少的礦區(qū)，礦區(qū)深部巷道工程均呈現(xiàn)出軟巖工程特征。本文首先簡(jiǎn)要介紹了煤礦巷道軟巖工程的特點(diǎn)，然后介紹了煤礦軟巖工程聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在，最后談?wù)勫^注技術(shù)在開灤東歡坨礦的應(yīng)用情況。
關(guān)鍵詞：軟巖工程 支護(hù)技術(shù) 煤礦
軟巖工程支護(hù)是當(dāng)前煤礦安全重要問題之一，軟巖引起的礦山井巷的破壞現(xiàn)象非常普遍，嚴(yán)重影響著煤礦生產(chǎn)安全、效率及效益的提高。軟巖工程的穩(wěn)定與支護(hù)技術(shù)密不可分，目前礦山軟巖巷道已由過去單一的支護(hù)形式，逐步發(fā)展為各種多次支護(hù)和聯(lián)合支護(hù)形式
1 煤礦巷道軟巖工程的特點(diǎn)
地下工程是在巖石或者土體中開挖構(gòu)筑的結(jié)構(gòu)，所處的環(huán)境和受力條件與地面工程有很大不同，因此沿用地面工程的設(shè)計(jì)理論和方法來解決地下工程問題，顯然不能正確地處理地下工程中出現(xiàn)的各種力學(xué)現(xiàn)象，當(dāng)然也不可能由此作出合理的支護(hù)設(shè)計(jì)。與地面工程相比，地下工程在很多方面具有完全不同的受力特點(diǎn)。
由于煤炭資源開發(fā)的不可選擇性，隨著對(duì)煤炭大面積的開采，不斷地破壞地應(yīng)力的平衡狀態(tài)，同時(shí)由于煤系地層的賦存條件、沉積環(huán)境以及地質(zhì)構(gòu)造等的影響，煤礦軟巖問題不可避免。煤礦的開采深度目前多在500～600 m，超過1000 mm的礦井也越來越多，有些礦井在淺部開采時(shí)軟巖問題并不明顯，但是到深部以后，地應(yīng)力大、動(dòng)壓作用明顯。煤礦軟巖組分中含有大量的膨脹性礦物，圍巖軟，巖石強(qiáng)度低，易風(fēng)干脫水而產(chǎn)生塑性流變，尤其易遇水變形、崩解、膨脹。隧道工程一般服務(wù)年限可達(dá)百年以上，而煤礦不同用途的巷道與硐室，其服務(wù)年限不同，但通常要短于隧道工程，軟巖巷道有明顯的時(shí)限性。
2 煤礦軟巖工程聯(lián)合支護(hù)技術(shù)
在軟巖巷道支護(hù)方面，由過去單一的被動(dòng)支護(hù)形式逐步發(fā)展形成了各種系列支護(hù)技術(shù)。如錨噴、錨網(wǎng)噴、錨噴網(wǎng)架、錨噴網(wǎng)架注系列技術(shù)，U型鋼支護(hù)系列技術(shù)，注漿加固和預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)系列技術(shù)，這些技術(shù)中的一個(gè)突出的特點(diǎn)就是聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。
2.1 聯(lián)合支護(hù)技術(shù)特點(diǎn)
聯(lián)合支護(hù)系指采用多種不同性能的單一支護(hù)的組合結(jié)構(gòu)，即在聯(lián)合支護(hù)中各自充分發(fā)揮其所固有的性能，揚(yáng)長(zhǎng)避短，共同作用，以適應(yīng)圍巖變形的要求，最終達(dá)到圍巖和巷道穩(wěn)定的目的。聯(lián)合支護(hù)必須是多種獨(dú)立的支護(hù)方法的組合，如錨噴和U型鋼支架的聯(lián)合、錨噴和弧板的聯(lián)合等。聯(lián)合支護(hù)是生產(chǎn)建設(shè)過程中的產(chǎn)物。如原設(shè)計(jì)采用碹體支護(hù)，在建設(shè)過程中經(jīng)常翻修且翻修量過大，為保證安全，在碹體內(nèi)噴一層混凝土，效果極好。由于我國(guó)使用U型鋼支架的背板、拉桿都不配套，故幫頂松動(dòng)冒落現(xiàn)象非常突出，導(dǎo)致U型鋼支架失效。為保證巷道安全，現(xiàn)場(chǎng)常采取噴射混凝土的辦法將U型鋼支架作為鋼支撐置于噴層內(nèi)，結(jié)果巷道圍巖穩(wěn)定，達(dá)到了聯(lián)合支護(hù)的目的。
2.2 軟巖聯(lián)合支護(hù)的形式
聯(lián)合支護(hù)的形式主要有以下幾種：（1）各種錨桿支護(hù)的聯(lián)合錨桿在巷道支護(hù)中的作用是不同的，可分為超前錨桿、圍壁插筋錨桿、徑向加固錨桿，還有加固頂板的桁架錨桿等。各種錨桿優(yōu)選組合是最積極、最實(shí)用、最有效的方法。（2）錨噴支護(hù)與U型鋼支架聯(lián)合錨噴支護(hù)與U型鋼支架聯(lián)合最方便，效果也是比較好的，只要經(jīng)濟(jì)上允許，通常應(yīng)優(yōu)先采用。但必須先錨噴后支架，這樣才能提高支護(hù)效果并便于回收支架。如先支后錨噴則不僅鋼材全部消耗掉，而且噴層強(qiáng)度也會(huì)受影響。這種方式要消耗大量?jī)?yōu)質(zhì)鋼材，成本較高，局部使用。（3）錨噴支護(hù)與砌體支護(hù)的聯(lián)合錨砌聯(lián)合中砌體包括料石、混凝土砌塊以及鋼筋混凝土弧板等。這種聯(lián)合支護(hù)壁后充填非常重要，否則達(dá)不到預(yù)期效果。（4）錨噴、錨注與U型鋼聯(lián)合支護(hù)即在錨噴支護(hù)與U型鋼支架聯(lián)合支護(hù)的基礎(chǔ)上注漿以加固圍巖。（5）“三錨”耦合支護(hù)即同時(shí)使用錨桿、錨索和錨注技術(shù)，在大松動(dòng)圈軟巖巷道中，利用錨桿的擠壓成拱（即組合拱）、錨索的懸吊和減跨、錨注的通過提高巖體粘聚力及摩擦角來提高巖體的抗剪強(qiáng)度來進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，這種方法稱為“三錨”耦合支護(hù)。“三錨”耦合支護(hù)要注意三種支護(hù)方式的不同作用機(jī)理，在設(shè)計(jì)施工中要注意施工的先后順序和時(shí)機(jī)，以達(dá)到最佳耦合效果。
近年來，以錨桿、錨索和錨注為主的“三錨”支護(hù)是聯(lián)合支護(hù)的典型代表，它已經(jīng)成為深部礦井軟巖巷道支護(hù)的重要技術(shù)，其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是，不僅主動(dòng)加固圍巖，而且能把深部圍巖強(qiáng)度調(diào)動(dòng)起來，和淺部支護(hù)巖體共同作用，控制巷道穩(wěn)定性，這將是軟巖巷道支護(hù)的主流發(fā)展方向。軟巖工程支護(hù)理論與技術(shù)近年來，以錨桿、錨索和錨注為主的“三錨”支護(hù)是聯(lián)合支護(hù)的典型代表，它已經(jīng)成為深部礦井軟巖巷道支護(hù)的重要技術(shù)，其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是，不僅主動(dòng)加固圍巖，而且能把深部圍巖強(qiáng)度調(diào)動(dòng)起來，和淺部支護(hù)巖體共同作用，控制巷道穩(wěn)定性，這將是軟巖巷道支護(hù)的主流發(fā)展方向。
3 錨注技術(shù)應(yīng)用
東歡坨礦業(yè)公司，從2006年開始，與淮北市平遠(yuǎn)軟巖支護(hù)工程技術(shù)有限公司合作，利用錨注技術(shù)，進(jìn)行軟巖巷道治理及復(fù)雜條件下巷道施工，共治理巷道150 m，施工巷道25 m，達(dá)到了預(yù)期效果，具體工程如下。
2006年，-500北一大巷治理巷道143 m（包括交岔點(diǎn)一個(gè)，最大跨度10 m），規(guī)格4.8×3.1 m，經(jīng)過近兩年的使用，巷道無變形，無漏水，經(jīng)觀測(cè)，巷道變形量小于50 mm。2007年10月，-480皮帶巷過F2’斷層，利用該技術(shù)，共施工巷道23.2 m，規(guī)格5.9×4.9 m，僅用3個(gè)月時(shí)間，便順利通過F2’斷層。該技術(shù)的成功應(yīng)用，為復(fù)雜條件下過斷層探索了一條新的施工途徑。比起其他的施工方法，工期短，造價(jià)低，便于操作，可靠性強(qiáng)。經(jīng)過近一年的觀測(cè)，巷道變形量小于20 mm，滿足了工程需要。
利用該技術(shù)治理巷道，經(jīng)濟(jì)效益顯著，每年減少巷道套修一次，150×0.3=45萬元。過F2’斷層同管棚技術(shù)施工相比節(jié)省資金350萬元。更主要的是加快了工程銜接，改善了井下作業(yè)環(huán)境，保障了安全生產(chǎn)，具有較強(qiáng)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【摘 要】在軟巖巷道采用錨噴支護(hù)，能夠提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性，保證圍巖的穩(wěn)定性，有效控制巷道變形。
【關(guān)鍵詞】軟巖巷道；錨噴支護(hù)；施工
1 地質(zhì)概況
一平浪煤礦煤田生成于新生代第三紀(jì)新生界上三疊系，下伏地層為白堊系或前震旦系，均為不整合接觸。整個(gè)礦區(qū)煤系地層全被第四系覆蓋，煤系地層劃為上三疊系普家村組、上三疊系干海資組、上三疊系舍資組和朱羅系祿豐群，總厚度500～1476m。頂?shù)装寰鶎偎绍泿r體，巖石具有易風(fēng)化、遇水膨脹、變形量大、變形速度快、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、壓力大等特點(diǎn)。
2 錨噴支護(hù)參數(shù)的確定
軟巖巷道錨噴支護(hù)的理論根據(jù)是組合拱理論，即通過錨桿的錨固作用，使圍巖松動(dòng)圈內(nèi)的巖體形成一個(gè)組合拱來承載上部圍巖的壓力，阻止本身的移動(dòng)和脫落。因此，要求錨噴支護(hù)所確定的各種參數(shù)都應(yīng)保證圍巖能夠形成一個(gè)完好的、具有較大承載能力的組合拱。
2.1 錨桿類型的選擇
根據(jù)軟巖巷道圍巖特點(diǎn)及支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，選擇的錨桿必須具有較大的錨固力和可拉伸量。經(jīng)過對(duì)各種錨桿實(shí)際拉力實(shí)驗(yàn)，選擇快硬膨脹水泥錨桿。
3 錨噴巷道的施工工藝
（1）采用光面爆破開鑿巷道斷面。
（2）打錨眼，安裝錨桿。錨桿眼和圍巖垂直，深度比錨桿短50～100mm，錨固卷浸水12s，搗實(shí)為止。
（3）掛網(wǎng)。掛網(wǎng)時(shí)從巷道頂板開始，邊掛網(wǎng)邊上托板，然后擰緊錨桿螺母，使托板緊貼圍巖。控制圍巖在較小的范圍內(nèi)變形，達(dá)到穩(wěn)定。
（4）噴漿、封閉圍巖。如果圍巖不過分破碎和風(fēng)化，可一、二個(gè)循環(huán)噴漿一次，如果過于破碎，噴漿要在放炮后進(jìn)行一次。再安裝錨桿、掛網(wǎng)。待下一循環(huán)噴漿時(shí)，再補(bǔ)噴。
4 錨噴巷道圍巖活動(dòng)規(guī)律
4.1 圍巖的變形移近量
從測(cè)得的數(shù)據(jù)得出，圍巖在可拉伸水泥錨桿的支護(hù)條件下，從開鑿形成穩(wěn)定的組合拱，在水平方向的變形移近量為31mm。1m深處的圍巖移近了17mm，1.5m深移近了10mm。圍巖在垂直方向上的最大變形量為37mm。1m深處的圍巖為23mm，1.5m深處的圍巖移近量16mm，2m深點(diǎn)為2mm。
4.2 圍巖的變形
圍巖的變形基本上在30d內(nèi)完成，而前15d的變形最大，變形量約占總變形量的60～70%。在沒有動(dòng)壓影響的情況下，圍巖的變形穩(wěn)定時(shí)問一般為50d。1m深處的圍巖為40d。圍巖的穩(wěn)定是從圍巖深部到圍巖表面逐漸完成的。
5 快硬膨脹可拉伸錨桿支護(hù)效果評(píng)估
5.1 錨桿的受力狀態(tài)分析
快硬膨脹可拉伸水泥錨桿屬于端頭錨固，它是用快硬膨脹水泥把錨桿的一端固定在較穩(wěn)定的巖層之中，另一端為托板托錨圍巖，以此來控制圍巖的變形移動(dòng)，承載著圍巖變形所釋放的應(yīng)力。錨桿所具有的錨固力P是錨桿承受圍巖釋放應(yīng)力的極限值。當(dāng)錨桿的托錨力P2和圍巖變形釋放的應(yīng)力P1平衡時(shí)，就使圍巖組成的組合拱處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)P1>P2時(shí)，錨桿通過自身的調(diào)節(jié)，有約束地讓壓后，使P1、P2又重新達(dá)到平衡，使圍巖又重新達(dá)到穩(wěn)定。當(dāng)P1值達(dá)到和P值相等時(shí)。錨桿支護(hù)處于極限狀態(tài)，如果圍巖仍不穩(wěn)定，還要變形，對(duì)外釋放應(yīng)力，則將導(dǎo)致錨桿失效，即錨桿的錨固力不能滿足軟巖巷道的支護(hù)要求.就要發(fā)生冒頂和圍巖脫落事故，說明巷道采用快硬膨脹可拉伸水泥錨桿支護(hù)的方式不合理。
5.2 支護(hù)效果
綜合上述分析，通過對(duì)不同的錨噴支護(hù)巷道的錨桿實(shí)際受力情況測(cè)試，錨桿的實(shí)際受力一般只在3～5kN，沒有達(dá)到6kN。但在個(gè)別巷道中的個(gè)別巷道，如某四井溜子道，有些錨桿受力已將普通凸型托板壓碎。經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，這部分錨桿的受力已接近8kN，巷道沒有發(fā)生冒頂和圍巖脫落現(xiàn)象。由以上工程實(shí)例可以證明，快硬膨脹可拉伸水泥錨桿所提供的錨固力完全能夠滿足圍巖釋放應(yīng)力的要求，可以起到良好的支護(hù)效果。
5.3 錨桿的柔性分析
快硬膨脹可拉伸水泥錨桿在受到較大的作用力后，隨著受力增加，具有一定的可拉伸量。在不同的受力情況下，不同裝配形式的錨桿可拉伸量遵循著錨桿所設(shè)計(jì)的拉伸量。某二井+130m西翼大巷圍巖在垂直方向變形37mm后，即達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，證明所選用的錨桿合理，從工程實(shí)例中觀測(cè)，快硬膨脹可拉伸水泥鋪桿的可拉伸量足以滿足圍巖變形的要求。
5.4 噴漿的作用
噴漿可防止圍巖風(fēng)化，阻止圍巖裂隙的發(fā)展和次生裂隙產(chǎn)生，從而提高圍巖的內(nèi)聚力和整體性。在實(shí)際工程中，如某二井+130m西翼石門，因沒有及時(shí)噴漿，圍巖風(fēng)化受潮后，迅速膨脹，潮解的圍巖從菱形網(wǎng)的網(wǎng)孔中擠出，錨桿受力增大，圍巖變形較大。而及時(shí)噴漿的巷道，有效地阻止了圍巖的風(fēng)化和水的浸蝕，減小了錨桿的受力和圍巖的變形量。而在砂漿中加入10%的膨脹劑后，提高了噴層的抗壓、抗剪強(qiáng)度和噴層的密度，可以對(duì)圍巖產(chǎn)生一個(gè)較大的支護(hù)抗力。這個(gè)支護(hù)抗力達(dá)0.09MPa。采用二次噴漿的方法，有效地防止了圍巖變形對(duì)噴層的破壞。
6結(jié)論
（1）根據(jù)軟巖的特點(diǎn)、組合拱理論和松動(dòng)厚度，所選擇的錨噴支護(hù)參數(shù)是正確的、合理的、可行的。選擇錨桿的類型，必須適應(yīng)軟巖的特點(diǎn)。確定錨桿的長(zhǎng)度，必須按照組合拱理論進(jìn)行。用增加錨桿柔性的方法.適應(yīng)圍巖變形壓力和變形量大的特點(diǎn)。
（2）按照組合拱理論，選用錨噴加網(wǎng)的支護(hù)形式，是軟巖巷道繼U型鋼支護(hù)之后的又一合理的支護(hù)形式。對(duì)于圍巖較穩(wěn)定的砂巖軟巖巷道，按照懸吊或者組合拱理論設(shè)計(jì)錨噴支護(hù)參數(shù)即可滿足支護(hù)要求。
（3）錨噴巷道必須嚴(yán)格地控制圍巖松動(dòng)圈厚度。采用光面爆破技術(shù)，放炮后及時(shí)噴漿。及時(shí)安錨桿，都可以有效地控制圍巖松動(dòng)圈的厚度，保證圍巖的整體性和組合拱的支撐強(qiáng)度。
（4）快硬膨脹可拉伸水泥錨桿具有較大的錨固力和可拉伸量，適合于軟巖巷道支護(hù)特點(diǎn)。一年多的使用證明，軟巖巷道錨噴支護(hù)具有同U型鋼相同的支護(hù)效果。但錨噴支護(hù)能減小巷道變形。提高巷道的穩(wěn)定性和保持使用斷面，降低支護(hù)成本。因此，軟巖巷道錨噴支護(hù)比U型鋼支護(hù)更具有推廣價(jià)值。
摘要：軟巖巷道的支護(hù)一直是困擾我國(guó)煤礦的難題。本文主要對(duì)軟巖巷道支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了攤探討。介紹了軟巖分類及特性、軟巖支護(hù)理論與技術(shù)、軟巖巷道支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問題。隨著深部礦井的開采，巷道支護(hù)難度增大，圍巖穩(wěn)定性變差，頂板跨落、底鼓嚴(yán)重，結(jié)合某礦具體地質(zhì)條件，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)、錨索加強(qiáng)支護(hù)、滯后注漿聯(lián)合支護(hù)形式，為該礦區(qū)巷道支護(hù)提供了新驗(yàn)。針對(duì)柳海礦區(qū)煤系地層軟巖強(qiáng)度低，變形快等特點(diǎn)，提出了軟巖巷道破壞的主要原因規(guī)律和治理經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：軟巖；支護(hù)技術(shù)；底鼓 ；高應(yīng)力 ；聯(lián)合支護(hù)
0引言
隨著我國(guó)煤炭資源的日益減少，大中型礦井的開發(fā)逐漸向深層及海域發(fā)展，而隨著開采深度及廣度的增加，處于成巖松軟強(qiáng)度低易風(fēng)化 潮解遇水膨脹的軟巖巷道，在高應(yīng)力地壓的作用下，穩(wěn)定性變的極差，支護(hù)更加困難，給安全生產(chǎn)帶來了前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)使煤炭開采成本不斷增加，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)煤礦工業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)和發(fā)展，因此探索一套切實(shí)可行解決軟巖治理難題的新途徑。
1軟巖分類及特性
軟巖是指在工程力作用下，能夠產(chǎn)生顯著變形的工程巖體。由于是非均質(zhì)、非連續(xù)的巖體，具有復(fù)雜的變形力學(xué)機(jī)制，并具有大變大地壓、難支護(hù)的特點(diǎn)。隨著礦井開采深度的增加，原來很少有軟礦井，現(xiàn)在逐步呈現(xiàn)軟巖特征，某些巖層首先進(jìn)入軟巖狀態(tài)。軟巖巷道的維護(hù)問題一直困擾著我國(guó)煤礦的生產(chǎn)和建設(shè)。隨著采深的增加，地應(yīng)力增大，煤礦軟巖巷道的支護(hù)更加困難。我國(guó)很多地區(qū)都是典軟巖礦區(qū)，都出現(xiàn)了軟巖巷道支護(hù)設(shè)計(jì)困難的情況。[1]
2軟巖支護(hù)理論與技術(shù)
2.1 新奧法
新奧法為新奧地利隧道施工法，國(guó)際上稱為NATM。20世紀(jì)70年代傳入我國(guó)。在鐵路、水電、煤礦等工程領(lǐng)域推廣應(yīng)用。新奧法的概念是接巖石力學(xué)圍巖支架共同作用的基本原則制定的。其主要意圖是調(diào)動(dòng)圍巖自身的承載能力。盡可能地控制圍巖變形，防止圍巖松動(dòng)。以達(dá)到施工最大安全度和最好的經(jīng)濟(jì)效果。新奧法主要內(nèi)容有：圍巖與支護(hù)共同發(fā)揮承載的作用；初始支護(hù)應(yīng)采用柔性結(jié)構(gòu)；建立二次支護(hù)的概念；調(diào)整支護(hù)參數(shù)和重視涌水處理等。[2]
2.2 二次支護(hù)理論
實(shí)踐表明，在高應(yīng)力、膨脹性軟巖巷道用一次支護(hù)，特別是使用強(qiáng)剛性支護(hù)均不可行。包括雙料石碹，600mm厚的鋼筋混凝土支護(hù)等等．原因是它們都不適應(yīng)軟巖初期大變形的特點(diǎn)。由此一次支護(hù)主要是提高圍巖自身承載能力。保證巷道在安全的條件下允許圍巖在控制下釋壓變形，以適應(yīng)軟巖的變形力學(xué)機(jī)制。為了保證巷道的較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定和服務(wù)期的安全，在圍巖變形穩(wěn)定后必須進(jìn)行二次支護(hù)。給巷道圍巖提供最終支護(hù)強(qiáng)度和剛度。
2.3錨噴網(wǎng)支護(hù)
錨噴網(wǎng)支護(hù)是目前軟巖巷道有效且實(shí)用的支護(hù)形式，錨噴網(wǎng)支護(hù)具有以下優(yōu)點(diǎn)與作用：噴射混凝土能及時(shí)封閉圍巖和隔離水、風(fēng)對(duì)圍巖的破壞，減少膨脹泥化剝落的條件；錨桿能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)支護(hù)加固圍巖，提高圍巖自身承載能力和圍巖一起形成一個(gè)加固圈，網(wǎng)不僅可以支承錨桿之間圍巖，同時(shí)將單個(gè)錨桿連結(jié)成整體錨桿群，和混凝土形成有一定柔性的薄壁鋼筋混凝土支護(hù)圈。錨噴網(wǎng)總體和圍巖共同形成一個(gè)支承圈共同支承圍巖，保持巷道穩(wěn)定。錨噴網(wǎng)支護(hù)允許圍巖有一定變形，所以錨噴支護(hù)的性能十分符合軟巖對(duì)支護(hù)的要求。特別是一次支護(hù)性能的要求。錨噴網(wǎng)支護(hù)是目前軟巖巷道有效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的支護(hù)形式。
3軟巖巷道的治理
3.1掘進(jìn)
由于軟巖的遇水易泥化膨脹的特性，鉆眼采用干式鉆眼法，以控制圍巖的膨脹變形，消除膨脹壓力，也可以有效的防止底鼓的發(fā)生；爆破法掘進(jìn)巷道，在圍巖中產(chǎn)生爆破震動(dòng)，甚至形成炮震裂縫，周邊圍巖常因凹凸不平而加劇應(yīng)力集中，從而加速了圍巖的松動(dòng)破壞，造成過大的圍巖壓力，尤其對(duì)地質(zhì)條件較差的圍巖影響更為嚴(yán)重因此，在爆破施工中采用淺眼光爆技術(shù)，打淺眼，少裝藥，放小炮，毫秒爆破，減小震動(dòng)波對(duì)圍巖的擾動(dòng)，使巷道軟巖具有一定的自穩(wěn)時(shí)間，并能迅速轉(zhuǎn)入支護(hù)工作對(duì)于松散破碎較嚴(yán)重的巖層，如不能采用全斷面放炮掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)采用只放掏心炮然后用風(fēng)鎬擴(kuò)刷的掘進(jìn)方法，加強(qiáng)巷道的成型管理和頂板管理，防止圍巖因冒落片幫而失穩(wěn)，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。
3.2錨網(wǎng)噴
巷道掘刷成型后，盡快噴漿封閉圍巖，巷道圍巖曝露時(shí)間越長(zhǎng)，圍巖松動(dòng)愈往深處發(fā)展，圍巖應(yīng)力就越大，易風(fēng)化的圍巖更是如此 及時(shí)封閉不僅能保持圍巖的原巖狀態(tài)，而且能防止圍巖表面被水軟化，對(duì)易風(fēng)化的巖層還能起到防止風(fēng)化的作用及時(shí)錨網(wǎng)噴支護(hù)錨網(wǎng)噴結(jié)構(gòu)直接接觸圍巖，及時(shí)錨網(wǎng)噴可以在巷道發(fā)生破壞前限制圍巖的變形與位移，改變其應(yīng)力狀態(tài)，提高巖體的強(qiáng)度，使圍巖不進(jìn)入松動(dòng)狀態(tài)，充分發(fā)揮巖體自己支護(hù)自己的能力，使其較快向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化原巖應(yīng)力狀態(tài)經(jīng)歷了從平衡到不平衡到新平衡的變化過程，錨網(wǎng)噴積極參與了這個(gè)應(yīng)力變化的全過程，使圍巖在新的應(yīng)力平衡條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)。
3.3施打錨索
錨索采用長(zhǎng)度8米的鋼絞線錨索，因?yàn)殄^索較長(zhǎng)，可以錨固在巷道松動(dòng)圈以外較穩(wěn)定的巖層中，錨固力比錨桿更大，使原來由錨桿支護(hù)形成的承載圈更大，增強(qiáng)了圍巖的自身穩(wěn)定性，起到了懸吊作用，及對(duì)錨網(wǎng)噴支護(hù)和圍巖的補(bǔ)強(qiáng)加固作用。
4巷道基本地質(zhì)條件
煤礦巷道埋深608m，頂、底板巖性為，煤層，煤層厚度變化小，平均6.0m；煤層強(qiáng)度中等。煤層直接頂為2.0m的砂質(zhì)泥巖；老頂為厚度8~10m的中粗粒砂巖，巖性好，強(qiáng)度較高。煤層直接底為1.5m的砂質(zhì)泥巖；直接底下部為厚度2.0m的泥巖見圖1。
泥巖和砂質(zhì)泥巖吸水后強(qiáng)度明顯降低，泥巖干燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度24~30MPa，吸水后3.9~12.8MPa，砂質(zhì)泥巖干燥狀態(tài)下強(qiáng)度13~36MPa，吸水后6~24MPa。
5巷道破壞特征及原因分析
5.1巷道破壞特征
在該礦地質(zhì)條件下，面臨深部開采引起的巷道位移量大、返修劇增、巷道維護(hù)困難等一系列問題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)礦壓觀測(cè)，該礦巷道出現(xiàn)的礦壓顯現(xiàn)特征為：巷道變形量大，變形速度快，頂?shù)装蹇傋冃瘟?.2～1.8m，變形速度達(dá)10～39mm/d；掘進(jìn)20d后表面水平移近速度才小于10mm/d，之后移近速度比較小，但仍然保持在2.0 mm/d左右。其中底鼓量占巷道總變形量的65%～75%，巖體中的應(yīng)變隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)，并不趨近于某一穩(wěn)定值，達(dá)到某一階段應(yīng)變率會(huì)急劇增加，最后導(dǎo)致破壞。
5. 2巷道破壞原因分析
5.2.1巷道底板無支護(hù)或支護(hù)強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致巷道巖體流變難以得到控制。流變性圍巖體巷道要求巷道進(jìn)行全斷面支護(hù)，避免底板出現(xiàn)圍巖體的粘性流動(dòng)通道。由于底板積水和耙斗機(jī)裝巖的作用，底板巖體強(qiáng)度弱化較嚴(yán)重。底板流變極易發(fā)展，并導(dǎo)致巷道兩幫整體移動(dòng)，幫、頂支護(hù)強(qiáng)度也難以發(fā)揮有效作用。[3]
5.2.2錨桿沒有發(fā)揮有效作用。從現(xiàn)場(chǎng)安置的2個(gè)錨桿測(cè)力計(jì)觀測(cè)結(jié)果知，錨桿實(shí)際工作阻力均為2.0MPa×0.55t/MPa=1.1 t，錨桿基本沒有發(fā)揮作用。在其它礦區(qū)大變形巷道進(jìn)行的錨桿工作阻力測(cè)試結(jié)果，同樣存在錨桿工作偏低，沒有起到控制圍巖穩(wěn)定的作用。
5.2.3混凝土噴層和圍巖體變形不匹配，導(dǎo)致提前破壞；和錨桿沒有起到共同支護(hù)作用，并導(dǎo)致錨桿工作阻力損失。圍巖體力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較弱的深井巷道，巷道初期產(chǎn)生一定的變形是塑性區(qū)形成、圍巖應(yīng)力峰值向深部轉(zhuǎn)移的必然過程；也是錨桿工作阻力迅速增加，錨桿發(fā)揮作用、減少巷道變形速度的過程。
6結(jié)語(yǔ)
軟巖巷道支護(hù)是一個(gè)復(fù)雜而又細(xì)致的二作，要針對(duì)圍巖情況，軟巖的特性，因地制宜地對(duì)癥下藥，軟巖支護(hù)的困難是可以解決的。同時(shí)要改變傳統(tǒng)的硬巖支護(hù)理念，正確理解和應(yīng)用軟巖立護(hù)理論，把軟巖巷道支護(hù)技術(shù)大膽地應(yīng)用到實(shí)踐中去。
