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1、安全工程学院学生科技论文论文题目：软岩支护形式探讨课程名称：煤矿地质学姓名：南涛班级：安全09-3学号：12成绩：5软岩支护形式探讨［摘要］针对软岩巷道典型的变形规律，采用理论分析方法对巷道变形破坏原因进行分析，综述了我国现阶段软岩巷道的支护形式，阐述各种支护方式的特点。［关键词］软岩巷道；变形规律；支护形式；二次支护0引言随着我国煤炭资源开发的进一步发展,开采深度不断增加,井下巷道将处于更高地应力环境之中,大部分巷道围岩呈现出低强度、膨胀性、强流变性等特点，矿井软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出，增大了开采作业难度和技术要求。因此,研究高地应力软岩巷
2、道变形破坏机制是保证巷道稳定性和这类矿山持续稳定发展的关键。1软岩巷道围岩变形规律1.1影响软岩巷道变形的因素软岩是指强度低,胶结程度差,受构造面切割或风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层。此类岩层在受到矿山压力大于自身临界载荷时,就会产生明显的塑性大变形,导致岩体产生拉伸破坏和剪切面,体积扩张。通过前人总结,我们得出了软岩巷道变形主要受以下几个因素影响。(1)岩石本身强度、结构、胶结程度及胶结物的性能、膨胀性矿物的含量等岩石性质是影响软岩航道变性的内部因素。(2)自重应力、残余构造应力、工程环境和施工的扰动应力,特别是诸应力的叠加状况
3、和主应力的大小、方向是影响软岩巷道岩变形的主要外部因素。(3)膨胀性软岩浸水后颗粒表面水膜增厚、间距加大、连结力削弱,体积急剧增大,同时引起岩石内部应力不均,容易破坏。因此,地下水和工程用水对膨胀岩危害性很大。(4)对扰动的敏感是软岩的特性之一,邻近巷道施工、采面回采对软岩巷道围岩变形的影响较明显。(5)软岩具有明显的流变特性,时间也是不可忽略的影响因素。1.2软岩巷道围岩变形规律(1)软岩巷道围岩变形具有明显的时间效应。表现为初始变形速度很大,变形趋向稳定后势必导致巷道失稳破坏。(2)软岩巷道多表现为环向受压,且为非对称性。软岩巷道不仅顶板变形易冒落,底
4、板也产生强烈底鼓,并引发两帮破坏顶板坍塌。(3)软岩巷道围岩变形随埋深增加而增大,存在一个软化临界深度,超过临界深度变形量急剧增加。(4)软岩巷道围岩变形在不同的应力作用下,具有明显的方向性。巷道自稳能力差,自稳时间短。2巷道变形破坏原因分析巷道变形破坏原因是多种因素综合作用的结果。根据巷道支护形式、煤岩性质、所处层位、生产现状等情况,可分析总结出变形破坏的一些原因。(1)软岩遇水膨胀。软岩多含有膨胀性颗粒和介质,这些成分吸水后体积膨胀,5产生很大的膨胀力,致使巷道变形破坏。水的来源有裂隙渗水,底板积水,井下空气含水大时也会产生。如主石门,部分地段长期积水
5、,造成巷道相继底臌,直到维修处理。部分砌碹巷道墙角开裂,砌块塌落,也是由于水沟一侧浸水,形成不均衡受力所致。(2)残余构造应力影响。由于整个矿井地应力不高,这种影响只是在局部地区存在,集中表现在小褶曲的轴部。(3)采动影响及巷道布置方式。随着跨采技术应用及向深部开采,采动影响致使巷道变形破坏有所增加。采动影响的超前作用范围确定不当,会给生产安排造成麻烦(4)支护不力或失效。支护不力有技术和操作两方面的影响。如锚网支护应用端头锚固时,两帮的控制失效很多,需对锚固方式及参数进行修改。对特殊地点巷道分析不足,认识不够,支护措施跟不上也造成支护不力,支护不力造成巷
6、道变形破坏在巷道支护初期表现在外观上,而后期影响是潜在的,当受到其它因素的影响后,表现很明显,而这时往往忽略了支护的影响。3软岩巷道支护形式3.1可缩性金属支架支护由于软岩巷道具有高应力、大变形的特点，因此要求金属支架必须具备高阻可缩性能，既能够抵抗巷道较高的应力状态，又能适应巷道大变形的特点。针对高阻可缩的要求，现阶段我国软岩巷道常用金属支架为U型钢支架，它具有结构较简单、承载能力较大、可缩性能较好等优点［1］。U型钢支架主要应用于地应力较大、围岩非常破碎的巷道，但是U型钢支架支护属于典型被动支护，在支护初期无法提供支护阻力，只有等到围岩变形后被动承载，
7、这造成其实际承载过程中容易出现偏载或者承载不均匀的情况，导致支护-围岩相互作用关系较差，因此难以有效地控制软岩巷道围岩变形。3.2锚杆支护3.2.1锚杆长度的选择几十年的经验告诉我们，软岩支护中侧压大于顶压，因此，锚杆长度的选择应以针对侧压为主。锚杆长度L=I+Z+L3。式中：I，帮部松动区宽度；Z，锚杆穿过松动区的有效锚固长度；L3，锚杆外露长度。帮部松动区宽度，视巷道一次性开挖的墙高度而定，一般就是围岩的自然安息角的余切值×墙高；有效锚固长度，应视围岩的硬度系数而定，一般为60～80cm；锚杆的外露长度，一般为50～100mm左右。所以，当围岩是高岭土
8、时，锚杆的长度一般取2.0l～2.2m。3.2.2锚杆的间排距一般
