软岩巷道支护

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关于煤矿软岩巷道支护技术的探讨

作者：吕贵鹏

来源：《科技创新与应用》2013年第25期

摘 要：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。 关键词：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

深井软岩巷道支护的应用研究

【摘 要】本文主要介绍了现在深井软岩巷道支护的特征，分析了影响深井软岩巷道支护的支护原理，通过研究深井软岩巷道的变形特点，结合朱集煤矿实际的地理地貌特征，从技术及工艺流程了上提出了适合深井软岩巷道的支护办法，并在实际工程中验证了其可行性，效果显著。

【关键词】深井；软岩；巷道支护；应用

0 引言

随着工业生产对能源需求的不断增加，煤炭采掘作业已由地表浅部向深部转移。煤矿开采深度的不断增加，井下巷道将处于更高的地应力环境中。尤其在地质构造复杂的地区，残余构造应力比较大，岩石的力学性质也发生了变化，给煤矿巷道支护及稳定性带来了很大的难度，从而成为制约煤矿企业向深部开采的瓶颈。因此，研究高地应力软岩环境下巷道科学的支护方式是保证矿井安全采掘深部煤层的关键之一，以朱集煤矿深井软岩巷道为研究对象，对其支护方式进行了研究与实践，朱集煤矿-906m水平巷道的顶板以泥质砂岩为主，底板则主要是泥岩，或者巷道赋存与泥、泥砂岩互层中。-906m西翼回风大巷（北）为软岩段，由于地压大，原有的锚网索喷支护条件下出现了严重的底鼓现象，由实地观察，最大的底鼓量达到1m，严重影响了巷道掘进的进程。

1 深井软岩巷道的特征

在高地应力区经常遇到一类特殊岩体，当

软岩巷道让压与锚注支护技术研究与应用

20 06年第 3期

中州煤炭

总第 11 4期

软岩巷道让压与锚注支护技术研究与应用洪志国，少本李(南神火煤电公司葛店煤矿，南永城河河 460 ) 76 0

摘要：对葛店煤矿进入深部， 0轨道大巷高应力破坏情况和所处岩石层位，用让压与锚注支护技针一60m采术，功地解决了高应力软岩巷道支护难题，到了较好的支护效果。成收关键词：岩；压与锚注支护；值模似；浆锚杆软让数注中图分类号： D 5 . T 3 39文献标识码： B文章编号：0 3— 5 6 2 0 ) 3— 0 1— 2 10 00 (0 6 O 0 0 0

葛店煤矿井田深部双庙扩大区一 0 6 0 m轨道大巷围岩岩性软，结性差，理、理较发育，风胶节层易化，水膨胀率高，典形的高地应力软岩巷道。原见为采用锚喷、 u型钢可缩支架联合支护，不能保证巷道长期保持稳定。巷道自掘出之后围岩一直处于流变

强度，围岩均匀承载、次支护，一定的变形能使二有力。让压与锚注支护首先预留变形空间，用锚网采

喷初次支护，充分让压使围岩应力释放后，行锚注进加固控制巷道变形。通过锚喷一次支护、次注浆二

以改善软弱围岩的物理力学性能，巷道围岩作为使均匀承载体。

状态，形极为严重，中表现在：帮喷体出

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锚注技术在软岩巷道加固中的应用

作者：杨爱军

来源：《科技传播》2013年第16期

摘 要 本文以某煤矿行人进风大巷围岩为例，对针对巷道变形原因，对巷道采取了锚注的支护体系，详细介绍了行人进风大巷锚注加固设计方案，对锚注加固参数进行了详细的论述，较好的控制了巷道围岩变形，取得良好支护效果。 关键词 软岩；锚注加固；巷道；支护

中图分类号TD3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）97-0170-02 1 工程概况

某矿行人进风大巷布置于3#煤岩层中（半煤岩），平均标高+575m。巷道围岩主要为泥岩、煤岩，巷道断面为半圆拱形断面，采用锚网喷的支护形式，自巷道投入使用后，巷道围岩变形大，维护困难，尤其是大巷500m～1300m段，经过多次返修仍无法控制巷道变形，严重影响大巷正常使用。所以，采取合理的支护形式，提高围岩整体的强度，保持支护体系的稳定性，对保证大巷正常使用具有重要意义。 2 巷道变形原因分析

通过对矿井地质资料及井下实际情况调查分析认为，行人进风大

2.1 巷道围岩控制理论

1907年俄国学者普罗托吉雅可诺夫提出普氏冒落拱理论[1-2]，该理论认为：巷道开掘后，已采空间上部岩层将逐步垮落，其上方会形成一个抛物线形的自然平衡拱，下方冒落拱的高度与岩层强度和巷道宽度有关。该理论适用于确定巷道围岩强度不高、开采深度不是很大的巷道支护反力。20世纪50年代以来，人们开始用弹塑性力学解决巷道支护问题，其中最著名的是Fenner[3]公式和Kastner公式[4]。

Fenner公式为：

?r?Pi??Ccot????0?1?sin???Ccot?????R?N??1（1）

式中，Pi—支护反力；C—围岩内聚力；?—内摩擦角；?0—原岩应力；r—巷道半径；R—塑性圈半径；N?—塑性系数，N??Kastner公式为：

?r?Pi??Ccot???P0?Ccot????1?sin?????R?2sin?1?sin?1?sin?。

1?sin?（2）

式中，Pi—支护反力；C—围岩内聚力；?—内摩擦角；P0—初始应力；r—巷道半径；R—塑性圈半径。

国内外巷道顶板控制理论发展很快[3-4]，我国在1956年开始使用锚杆支护，迄今为止，已有50多年的历史。锚杆支护机理研究随着锚杆支护实践的不断发展，国内外已

40119运顺宽度5.8m，高度3.5m，全煤层中掘进，煤厚10.5m。根据工程经验，顶部锚杆规格为φ20mm×2300mm，间排距700×800mm。运顺顶板锚索间排距为1400×800mm，每排4根。运顺帮部采用螺纹钢锚杆配以金属网、锚索进行支护；帮部锚杆规格均为φ18×2000mm,间排距均为800×800mm。

用极限平衡下塑性区计算法、悬吊理论、组合梁理论、自然平衡拱理论验算。 1、极限平衡塑性区法 ①极限平衡下的塑性区半径

Rs??1?sin???(K?H?C?ctg?)??Ro??C?ctg???1?sin?2sin?

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

Ro—巷道外接圆半径，通过几何法算出外接圆半径3.39m； γ—上覆岩石平均容重，取0.025MN/m3； H—巷道埋深，最大埋深560m； C—围岩粘结力，2.65MPa； φ—围岩内摩擦角，30°。 经计算得：

Rs?3.39???1?sin30???(3?H?C?ctg30)??C?ctg30??1?sin302sin30?7.51m

②计算维持极限平衡区岩石不冒落所需要的支护力 顶部岩石荷载的厚度为：

hd=Rs-b/2

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

40119运顺宽度5.8m，高度3.5m，全煤层中掘进，煤厚10.5m。根据工程经验，顶部锚杆规格为φ20mm×2300mm，间排距700×800mm。运顺顶板锚索间排距为1400×800mm，每排4根。运顺帮部采用螺纹钢锚杆配以金属网、锚索进行支护；帮部锚杆规格均为φ18×2000mm,间排距均为800×800mm。

用极限平衡下塑性区计算法、悬吊理论、组合梁理论、自然平衡拱理论验算。 1、极限平衡塑性区法 ①极限平衡下的塑性区半径

Rs??1?sin???(K?H?C?ctg?)??Ro??C?ctg???1?sin?2sin?

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

Ro—巷道外接圆半径，通过几何法算出外接圆半径3.39m； γ—上覆岩石平均容重，取0.025MN/m3； H—巷道埋深，最大埋深560m； C—围岩粘结力，2.65MPa； φ—围岩内摩擦角，30°。 经计算得：

Rs?3.39???1?sin30???(3?H?C?ctg30)??C?ctg30??1?sin302sin30?7.51m

②计算维持极限平衡区岩石不冒落所需要的支护力 顶部岩石荷载的厚度为：

hd=Rs-b/2

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

2006—2007年度上学期高三采矿班试卷（三）

一、名词解释

1．锚喷支护： 2．立井： 3．井窝： 4．沉井法： 5．注浆法： 6．冻结法： 7．走向长壁采煤法： 8．倾斜长壁采煤法： 9．俯斜长壁采煤法：

10．准备方式：

二、填空题1．立井一般采用 支护，其断面形状为 ；对服务年

限较长的开拓巷道，一般采用 支护或 支护，断面形状常为 ；准备巷道服务年限短，多采用 支护或用 支护，断面形状常

为 ；回采巷道服务年限短，一般采用 支护或 支护，断面形状常为 。

2．锚杆种类有

3．立井从下到上是由

4．根据巷道用途，服务年限及所处的围岩性质，巷道支护常采用

3. 、 、 、

、。

6．采区车场的巷道包括、 、 ，另外还有一

些 。

三、选择题（不定项）

1、在锚喷支护拱形巷道断面尺寸符号表示中，H0、Hz代表（ ） A．净宽度、拱的高度 B. 巷道的墙高、净宽度 C．轨面至拱基高度、道渣面至拱基高度 D、拱的高度、巷道的墙高 2．同上题，符

本科生毕业设计（论文）

题目：东坪煤矿0.9Mt/a新井设计

浅谈软岩巷道支护理论研究与发展

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中

2006—2007年度上学期高三采矿班试卷（三）

一、名词解释

1．锚喷支护： 2．立井： 3．井窝： 4．沉井法： 5．注浆法： 6．冻结法： 7．走向长壁采煤法： 8．倾斜长壁采煤法： 9．俯斜长壁采煤法：

10．准备方式：

二、填空题1．立井一般采用 支护，其断面形状为 ；对服务年

限较长的开拓巷道，一般采用 支护或 支护，断面形状常为 ；准备巷道服务年限短，多采用 支护或用 支护，断面形状常

为 ；回采巷道服务年限短，一般采用 支护或 支护，断面形状常为 。

2．锚杆种类有

3．立井从下到上是由

4．根据巷道用途，服务年限及所处的围岩性质，巷道支护常采用

3. 、 、 、

、。

6．采区车场的巷道包括、 、 ，另外还有一

些 。

三、选择题（不定项）

1、在锚喷支护拱形巷道断面尺寸符号表示中，H0、Hz代表（ ） A．净宽度、拱的高度 B. 巷道的墙高、净宽度 C．轨面至拱基高度、道渣面至拱基高度 D、拱的高度、巷道的墙高 2．同上题，符