復(fù)雜地質(zhì)條件下軟巖巷道支護(hù)技術(shù)探討

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1、復(fù)雜地質(zhì)條件下軟巖巷道支護(hù)技術(shù)探討[摘要]通過(guò)對(duì)朱仙莊煤礦II10310底板瓦斯抽放巷在高應(yīng)力軟巖、圍巖破碎、近突出煤層等極復(fù)雜地質(zhì)條件下施工過(guò)程中遇到的支護(hù)技術(shù)難題進(jìn)行研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出了合理的支護(hù)措施，并通過(guò)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全管理，確保了巷道在掘進(jìn)過(guò)程中的安全。[關(guān)鍵詞]近突出煤層；支護(hù)措施；安全管理中圖分類(lèi)號(hào)：TD353文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-914X（2014）37-0225-01前言在我國(guó)，許多礦區(qū)在開(kāi)采初期，地壓不大，巷道容易維護(hù)，但隨著礦區(qū)開(kāi)采向深部延伸，巖體的應(yīng)力近似于近水平應(yīng)力狀態(tài)，并且在深部開(kāi)采中由于地應(yīng)力的增大，多數(shù)的巖層性質(zhì)都接近于軟巖

2、，圍巖變形量也隨之加大。在軟弱圍巖中施工巷道，掘進(jìn)較容易，維護(hù)卻極其困難?；幢钡V業(yè)股份有限公司朱仙莊煤礦Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷施工期間將穿斷層，圍巖強(qiáng)度低，距離一灰近。根據(jù)Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷實(shí)際情況，礦安全生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)同施工單位共同研究討論，提出了初噴、錨網(wǎng)、注漿、復(fù)噴聯(lián)合支護(hù)方案，為巷道的安全掘進(jìn)提供了有利的技術(shù)保障。1、工程概況7II10310底板瓦斯抽放巷撥門(mén)施工位置位于礦井II3采區(qū)II837瓦斯抽排巷內(nèi)，與二水平軌道大巷貫通，巷道設(shè)計(jì)全長(zhǎng)349m（平）。設(shè)計(jì)施工前段64m層位在二迭系山西組10煤層上27～5m，后段351m層位在10煤層下5～44m，巖

3、性以砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，局部段在泥巖中施工。根據(jù)勘探資料分析，該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，主要發(fā)育斷層有2條，另外巷道在掘進(jìn)過(guò)程中，可能還會(huì)遇到隱伏小斷層，大斷層走向有一定的擺動(dòng)和延伸，附近及其伴生斷層發(fā)育，給巷道施工和維護(hù)會(huì)造成一定的影響。該區(qū)域內(nèi)主要的斷層為：ⅡF1：傾向165°傾角70°H=20～30m；F19：傾向165°傾角∠70°H=30m。巷道主要在10煤底板施工，過(guò)F1斷層后，巷道在一灰上60m～5.5m，巷道向下穿層施工，距離一灰漸近，自下坡變平拐彎施工93m后巷道底板距離一灰間距小于25m。巷道底板標(biāo)高約-712m，比二水平大巷標(biāo)高低，巷道高差約35m，水不能自

4、行流出。Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷施工層位在-680m以下，為10煤層突出危險(xiǎn)區(qū)，掘進(jìn)過(guò)程中少量瓦斯會(huì)通過(guò)巖層及斷層裂隙滲入掘進(jìn)頭。2、理論分析7根據(jù)朱仙莊煤礦工程地質(zhì)狀況、圍巖性質(zhì)、支護(hù)現(xiàn)狀，以及相關(guān)理論進(jìn)行研究，朱仙莊煤礦Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷軟巖巷道圍巖變形因素主要體現(xiàn)在高地壓、巖石軟化性、蠕變動(dòng)力難以自身抑制等幾個(gè)方面。（1）高地壓Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷巷道設(shè)計(jì)層位約為-712m，地表標(biāo)高約+25m，則Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷埋深約為737m，若上覆巖層平均密度按2700kg/m3考慮，在不考慮構(gòu)造及采動(dòng)影響的前提下，垂直應(yīng)力：σz=γH式中γ―上覆巖層的

5、平均體積力，KN/m3；H―距地表深度，m。則理論上圍巖所處垂直應(yīng)力約為19.9Mpa，原始地應(yīng)力大。（2）巖石軟化性巖石的軟化性是指巖石與水相遇作用時(shí)強(qiáng)度降低的特性。巖石普遍具有軟化性，通常用軟化系數(shù)（？）來(lái)表示水對(duì)巖石強(qiáng)度的影響程度，即水飽和巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度Rcw與干燥巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度Rcd的比值，軟化系數(shù)是一個(gè)小于1的系數(shù)，該值越小，則表示巖石受水的影響越大。通常情況下，砂巖的軟化系數(shù)為0.44～0.97，頁(yè)巖軟化系數(shù)為0.24～0.55，黏土巖軟化系數(shù)為0.08～0.87。巖石的軟化系數(shù)變動(dòng)幅度很大，尤其是強(qiáng)度較小的巖石，其變動(dòng)幅度更大。7Ⅱ10310底

6、板瓦斯抽放巷圍巖主要以泥巖和砂巖為主，層位結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層理、裂隙發(fā)育，巖石強(qiáng)度低，單軸抗剪強(qiáng)度2.4～7.4Mpa，抗拉強(qiáng)度0.8～2.3Mpa。同時(shí)設(shè)計(jì)層位為-712m，比二水平大巷標(biāo)高低35m左右，水不能自行流出，水經(jīng)滲流進(jìn)入巷道松動(dòng)圈并最終聚積起來(lái)，使圍巖發(fā)生嚴(yán)重的軟化，破壞、流變的程度比無(wú)水巷道圍巖變得大得多。（3）蠕變動(dòng)力難以自身抑制巷道開(kāi)挖后，各種因素將造成了圍巖應(yīng)力狀態(tài)的巨大改變，具有蠕變特性的巖石又會(huì)因?yàn)閼?yīng)力狀態(tài)的改變而發(fā)生緩慢的形狀改變，最終導(dǎo)致圍巖質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)，由于這種“質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)”只能向著巷道方向發(fā)生，故在支護(hù)反力小于蠕變動(dòng)力的情況下，巷道變形在所難免。Ⅱ1

7、0310底板瓦斯抽放巷圍巖性質(zhì)變化較大，有全部為砂巖的區(qū)段（范圍較少），有全部為泥巖的區(qū)段（范圍較廣），有泥巖與砂巖兼有的區(qū)段。特別是在泥巖區(qū)段，其圍巖蠕變動(dòng)力十分強(qiáng)勁，加上底板含水較大，巖石軟化情況嚴(yán)重，依靠其自身蠕變動(dòng)力的衰減來(lái)控制圍巖的變形具有較大難度。3、支護(hù)方案Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷根據(jù)巷道圍巖賦存情況和穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)采用錨桿支護(hù)為基礎(chǔ)的噴、錨網(wǎng)、注漿、復(fù)噴綜合支護(hù)技術(shù)。7（1）初噴混凝土噴層光面爆破后敲幫問(wèn)頂、掛防片幫網(wǎng)及臨時(shí)支護(hù)，及時(shí)噴射混凝土封閉圍巖，噴層厚30～50mm，混凝土配比水泥：黃沙：石