白音查干煤礦軟巖巷道支護探究

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1、白音查干煤礦軟巖巷道支護探究■石油礦藏論文白音查干煤礦軟巖巷道支護探究嵇常林(中煤科工集團沈陽設(shè)計硏究院有限公司,遼寧沈陽110015)[摘要]煤礦軟巖巷道支護問題是井工礦生產(chǎn)中的一大難題。通過對白音查干煤礦東翼帶式輸送機大巷軟巖支護存在的主要問題、支護的基本原則、支護方式和結(jié)構(gòu)的選擇加以分析硏究,提岀采取錨桿錨網(wǎng)噴+U型鋼棚+砌雀+反拱的巷道聯(lián)合支護方案，并在實踐中加以應(yīng)用，取得了良好的效果，具有一定借鑒意義。關(guān)鍵詞軟巖巷道；圍巖；應(yīng)力；聯(lián)合支護0引言軟巖巷道支護是我國煤礦生產(chǎn)的難題。巷道開挖后就

2、岀現(xiàn)嚴(yán)重變形甚至發(fā)生破壞，增加了支護成本，影響了正常的安全生產(chǎn)活動。軟巖巷道具有以下特征:(1)圍巖變形有明顯的時間效應(yīng)；(2)頂板下沉量大、容易冒落,底板容易產(chǎn)生鼓起，并伴有兩幫劇烈位移；(3)圍巖變形對應(yīng)力擾動和環(huán)境變化非常敏感。[1]1工程概況白音查干煤礦年生產(chǎn)能力0.6Mt，采用立井開拓，煤層平均厚度4.11m,屬中厚~厚煤層。本井田頂?shù)装逯饕獮槟z結(jié)程度較差的軟弱巖類，尤其是細中粒級以上的砂巖膠結(jié)程度更差，鉆探取芯皆為松散沙狀。巖相變化較大，含水層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,松散、軟弱層厚，含水層較多,分布

3、廣,壓力水頭高,故本區(qū)工程地質(zhì)類型為一類三型。各類巖石平均抗壓強度分別為：褐煤8.51MPa,泥巖(炭泥巖)3.01MPa,粉砂巖3.11MPa,細砂巖2.40MPa,粗砂巖2.55MPa,玄武巖4.0MPaz角礫巖5.54MPa0此外z泥巖、泥質(zhì)粉砂巖本身雖然不含水或含水微弱，但都具有遇水膨脹的特性，據(jù)試驗，泥巖膨脹率0.80~1.65%,煤層頂?shù)装寮皩娱g夾石以泥巖、粉砂巖居多,如果不被水浸泡，堅固性較好，但遇水后易出現(xiàn)變形，造成底鼓、片幫、頂板塌落等工程地質(zhì)問題。2軟巖巷道支護的主要問題東翼帶式

4、輸送機大巷設(shè)計長度1178m,直墻半圓拱形z巷道設(shè)計凈寬度3.5m,凈高度3.05m。東翼帶式輸送機大巷圍巖主要為膠結(jié)程度較差的軟弱巖類，尤其是細中粒級以上的砂巖膠結(jié)程度更差。圍巖膠結(jié)程度差，整體力學(xué)性能差，承載能力低，是巷道失穩(wěn)的主要問題。由于膠結(jié)程度差,結(jié)構(gòu)松散，圍巖松動壓力、變形壓力大，初期來壓快，且伴隨著巷道開挖始終存在著。此外，在巷道開挖過程中遇到含水層較多、含水層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壓力水頭高，遇水易出現(xiàn)變形，導(dǎo)致巷道圍巖軟化，圍巖整體力學(xué)性質(zhì)降低，圍巖承載能力降低，引起圍巖膨脹，易造成片幫和底板

5、鼓起。3軟巖巷道支護的基本原則軟巖巷道支護應(yīng)從整體性、結(jié)構(gòu)性、全面性、有效性和實效性原則出發(fā)，以主動支護方式為主體,實現(xiàn)對軟巖巷道變形的有效控制，具體如下:—是要使支護與圍巖實現(xiàn)共同作用，保證所有錨桿均可發(fā)揮可靠的錨固作用，與錨桿控制范圍內(nèi)的圍巖形成一個整體;二是通過加強錨固或增加錨固深度保證支護結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力狀態(tài)的均衡，避免因局部應(yīng)力集中引起的支護結(jié)構(gòu)局部失穩(wěn)破壞；三是要加強巷道頂板、底板和圍巖的支護，形成全斷面支護結(jié)構(gòu)；三是充分考慮復(fù)雜條件下破碎圍巖錨固及注漿加固后存在的流變效應(yīng)，從而使支護結(jié)構(gòu)長

6、期穩(wěn)走。最終,要保證支護具有剛度、強度,且能長期有效的保證完整性。[2]4軟巖巷道支護方式和結(jié)構(gòu)的選擇針對白音查干煤礦東翼帶式輸送機大巷為軟巖巷道的情況，決定對圍巖活動采取多種方法進行監(jiān)控監(jiān)測，以便為巷道支護方式和結(jié)構(gòu)選擇提供科學(xué)依據(jù)。白音查干礦井采用每50m布置一個測點，監(jiān)測巷道頂板下沉量、底鼓量，兩幫收斂量的變化。在圍巖破碎或者地質(zhì)構(gòu)造地帶根據(jù)實際情況采取加密測點。通過對測點的觀測，對收集數(shù)據(jù)的分析,對巷道圍巖變化規(guī)律的總結(jié)，決定采用以下支護方式和結(jié)構(gòu)：(1)全斷面封閉支護。在巷道開挖后，采用錨

7、桿支護提高圍巖強度，把巖塊聯(lián)合成整體，改善圍巖力學(xué)性質(zhì),提高圍巖的自穩(wěn)能力。隨后，巷道圍巖表面進行掛網(wǎng)、噴射一層50mm厚的混凝土，在巷道周壁上形成保護層，減少環(huán)境對圍巖表面的破壞，防止圍巖新暴露面風(fēng)化吸潮，還可防止個別離層和松動巖塊突然冒落，對圍巖進行加固。(2)采用U型鋼棚加強支護。為應(yīng)對軟巖巷道變形大特點，且允許圍巖有—定的變形以發(fā)揮圍巖自承能力，限制圍巖發(fā)生大的變形移動，決定選用剛度適宜、具有一定柔性活可縮行的25U型鋼加強支護。(3)二次支護。在松軟巖層中采用一次成巷立即封閉圍巖和構(gòu)筑永久

8、支護的施工工藝，往往收不到應(yīng)有的效果。為了保證巷道較長時間的穩(wěn)定和服務(wù)期的安全，在圍巖變形穩(wěn)定后必須進行二次支護，給巷道圍巖提供最終的支護強度和剛度,并起到安全儲備的作用。二次支護的關(guān)鍵是支護時間，應(yīng)該在一次支護巷道圍巖變形穩(wěn)定后進行。東翼帶式輸送機大巷在開掘20-40d,圍巖變形速度小于0.05mm/d.變形■時間曲線岀現(xiàn)穩(wěn)走平穩(wěn)時，視實際情況采用混凝土砌確支護進行巷道的二次支護，砌璉厚度不小于300mmo(4)底鼓的治理。東翼帶式輸送機大巷底板圍巖強度低，遇水易變