深井高應(yīng)力軟巖回采巷道支護(hù)對策

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1、煤礦安全(2007一06)深井高應(yīng)力軟巖回采巷道支護(hù)對策高召寧’，2，孟祥瑞’(1.安徽理工大學(xué)資源開發(fā)與管理工程系，安徽淮南232001;2.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川成都610031)摘要:通過對某礦回采巷道支護(hù)效果的調(diào)查，總結(jié)了該礦高應(yīng)力軟巖回采巷道現(xiàn)有支護(hù)方式存在的問題，闡述了該礦高應(yīng)力軟巖回采巷道在低圍巖狀態(tài)下的獨(dú)特變形破壞特征，并且針對該礦井回采巷道提出了具體的支護(hù)對策。關(guān)鍵詞:高應(yīng)力;軟巖;巷道結(jié)構(gòu);變形破壞;支護(hù)對策中圖分類號(hào):TD353文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1003一496X(2007)06一069一04隨著淺部煤炭資源的逐漸減少和枯竭，開采深(3)瓦斯

2、含量高，由于瓦斯含量較大，掘進(jìn)時(shí)要度越來越大，井巷工程的環(huán)境地應(yīng)力水平也越來越經(jīng)常進(jìn)行鉆孔提前抽放，破壞了煤層的穩(wěn)定性，不利高，有些在淺部低應(yīng)力狀態(tài)下表現(xiàn)為硬巖特征的巖于巷道的維護(hù)。石，在深部高應(yīng)力狀態(tài)下則表現(xiàn)出大變形、大地壓、(4)煤層頂?shù)装迳皫r裂隙水與上階段老空區(qū)水難支護(hù)的軟巖特征，成為一類特殊的高應(yīng)力軟巖。禍合作用嚴(yán)重。正常涌水量為3一5m3/h，最大涌20世紀(jì)末煤礦開采深度以每年8一12m的速度增水量為10m，/h。加，東部礦井正以每年10一25m的速度發(fā)展〔’一ZJ二(5)巷道斷面的非對稱性。巷道斷面為直墻梯前蘇聯(lián)、德國、英國等主要產(chǎn)煤國的部分或全部礦井形:凈寬4.o

3、m，中高2.6m。巷道斷面高幫底角處目前也都已進(jìn)人了深部開采，在深部高應(yīng)力軟巖支要破幫破底，對煤幫維護(hù)特別是高幫煤柱的完整性護(hù)上積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。然而，直至目前還未不利。能真正形成針對高應(yīng)力軟巖工程地質(zhì)特征的支護(hù)方2巖體力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)式〔3〕。為此，筆者對某礦井正在服務(wù)的回采巷道和正實(shí)驗(yàn)室研究表明，巖石在不同圍壓下表現(xiàn)出不在施工的回采巷道支護(hù)狀況進(jìn)行了調(diào)研(共調(diào)查了同的峰后特性，在較低圍壓下表現(xiàn)為脆性的巖石可3個(gè)回采工作面和3個(gè)掘進(jìn)工作面)，總結(jié)了礦井高以在高圍壓下轉(zhuǎn)化為延性，當(dāng)巖石呈延性破壞時(shí)，其應(yīng)力軟巖回采巷道支護(hù)中目前存在的問題，分析了永久應(yīng)變通常較大。根據(jù)研究的需求，

4、主要對砂巖、其變形破壞特點(diǎn)。泥巖的物理性質(zhì)及自然狀態(tài)以及飽和狀態(tài)下的力學(xué)及變形特性測試，為最終成功進(jìn)行工程治理提供可1地質(zhì)環(huán)境特征靠的依據(jù)。表1為巖石物理一力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。某礦東12采區(qū)12117工作面回風(fēng)順槽工程特3深部高應(yīng)力軟巖回采巷道支護(hù)存在的問題性為:(1)采深大，應(yīng)力高。該巷道地面標(biāo)高+27.5(1)采用常規(guī)的端錨錨桿支護(hù)，其所形成的圍巖自承圈厚度較小，一般情況，錨固后圍巖的自承圈一+27.64m，工作面標(biāo)高一650一690m，大采深引起的環(huán)境地應(yīng)力的增強(qiáng)，是形成高應(yīng)力軟巖的外厚度約為600mm，難以抵抗較大的圍巖壓力。(2)采用工字鋼棚支護(hù)時(shí)，初期支架對圍巖約在因

5、素。束力很小，圍巖變形無法控制，松動(dòng)范圍大，后期支(2)巖層軟弱破碎。工作面總體為NE向單斜架受壓后難以承受圍巖變形帶來的巨大壓力，造成構(gòu)造，煤巖層產(chǎn)狀為20“一60“，乙8。一30“，斷層構(gòu)造棚梁彎曲下沉，棚腿擠出，支護(hù)失效，巷道斷面快速和褶曲發(fā)育，受構(gòu)造影響，煤巖層傾角變化大，巷道減小，影響行人、運(yùn)輸、通風(fēng)等安全。起伏變化大，巖石破碎。(3)由于高應(yīng)力或構(gòu)造應(yīng)力的澎響，使得巷道基金項(xiàng)目:安徽省教育廳自然科學(xué)基金(2儀巧劃。12B)結(jié)構(gòu)首先在較為薄弱的地方出現(xiàn)過量變形、圍巖松煤礦安全(Tot‘’91)表1巖石物理力學(xué)性質(zhì)巖層名稱抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度彈性模量干密度濕密度吸水

6、率/MPa/MPa內(nèi)摩擦角/(“)內(nèi)聚力/MPa/GPa波松比cm·cm一3/%一泥一巖-49砂巖282320.9200.32602.5372507428.9l50.1287動(dòng)和破壞，進(jìn)而形成破碎區(qū)，破碎區(qū)的發(fā)展導(dǎo)致圍巖固，由于錨索長度較大，能夠深人到深部較穩(wěn)定的巖自承圈破壞。層中，錨索對被加固巖體施加的預(yù)緊力高達(dá)200kN，限制圍巖有害變形的發(fā)展，改善了圍巖的受力4高應(yīng)力軟巖回采巷道圍巖變形破壞特點(diǎn)狀態(tài)，增加圍巖自承圈厚度，實(shí)現(xiàn)厚壁支護(hù);三是改(1)巷道變形量大。服務(wù)期間觀測其巷道兩幫變支護(hù)結(jié)構(gòu)，在巷道的兩底腳增加斜拉錨桿。移近量達(dá)到300一gOOmm;頂?shù)装逡平繛?00-

7、(3)減少圍巖的破壞，增大圍巖的強(qiáng)度，提高圍700mm。巖自承能力。巷道幫由于煤體松軟，應(yīng)采取良好的(2)自穩(wěn)時(shí)間短，初期變形率大。巷道掘進(jìn)的護(hù)幫金屬格網(wǎng)里加鋪塑料網(wǎng)，一方面可以防治片幫，第1一Zd，變形速度少的5一10m耐d，多的達(dá)50-保證錨桿的作用充分發(fā)揮，另一方面服務(wù)周期加長。loom而d。動(dòng)壓作用時(shí)還會(huì)影響自穩(wěn)時(shí)間。(4)在構(gòu)造段適當(dāng)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，加補(bǔ)錨索增(3)圍巖的四周來壓。強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度。(4)巷道變形的非對稱性。巷道高幫變形比低(5)受煤層傾角影響，當(dāng)巷道兩幫的高差超過幫變形大