极软表土层支护技术研究

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1、极软表土层支护技术研究摘要：通过对回风斜井的围岩性质及巷道破坏原因分析，结合数值模拟，提出了u型钢支架与短锚杆全长锚固巷道底角加锚索并喷射混凝土封闭围岩支护治理方案。经实验表明，上述方案的实施取得了良好的支护效果。Abstract：Throughanalyzingtherockpropertiesofreturnslopeofrockandthecauseofroadwaydamage,combinedwiththenumericalsimulation,thispaperproposedthesuppo

2、rtgovernanceprogramofU-shapedsteelbracketandshortboltanchoring,roadwaycornerplusanchorandshotcretetocloserock.Theexperimentsshowthattheimplementationoftheprogramhasachievedgoodsupportingeffect.关键词：软岩巷道；数值模拟；支护技术Keywords：softrockroadway；numericalsimulation

3、；supporttechnology中图分类号:TU94+2文献标识码:A文章编号:1006-4311(2013)30-0097-020引言平煤股份三矿十号井冋风斜井长度为960m,其上部位于第四系冲积层，以炭质页岩、乱石夹黄土及中粒松软砂岩为主，巷道围岩强度低，胶结程度差，松散易碎，遇水膨胀，极不稳定，斜井中间有一段地面标高+161.Om,巷道标高-25—-41,屮心线方位角为217。,斜长125。由于围岩不稳定，巷道在使用过程中变形严重，主耍表现为两帮轨体向巷内挤出，磴体顶部料石压碎脱落，底鼓量大，个

4、别段宽度仅为1.7m,巷道持续变形严重，造成风速增大，行人困难。1巷道破坏原因分析1.1围岩性质。该段巷道以炭质页岩、乱石夹黄土及中粒松软砂岩为主，强度低，遇水软化严重，具有膨胀性。围岩的自身承载能力低，经过多次修复，造成围岩松动范围加大，这更使得围岩承载能力下降。这是造成巷道难以维护的重要因素之一。1.2支护形式。软岩巷道变形具有初期变形速度大，变形持续时间长等特点，要在掘巷初期控制巷道变形，就必须给以很大的支护强度。巷道釆用料石禎支护，这种支护方式有支护强度低，支护刚度人，抗变形能力差的特点，因此，这

5、种支护方式就不适应软岩巷道初期围岩的强烈变形。另外，当顶压在不均匀和不对称作用情况下，拱部会出现剪应力，特别是在中央截面处有较大的剪应力；而且，由于是炮掘，巷道成型差，筑砌磧体时，値体与围岩难以实现紧密接触，易形成间隙，致使値体局部承载，受力状况恶劣。1.3软岩巷道的矿压特征是四周来压，不仅有顶压、侧压，还有底压,因此，对软岩巷道不仅要加强顶帮支护，还要加强底板支护，防止底鼓，然而，现有的支护方式没有考虑底板支护，这是造成巷道变形量大的又一原因。2加固方案的提出拆除値体，刷大巷道断面，表土层采用U型钢全封

6、闭支架挂网喷射混凝土封闭围岩，基岩采用锚杆挂网喷浆支护。3巷道参数确定的数值分析借助目前岩十工程常用的方法即非线性数值分析方法，利用此方法调整模型方便、计算时间短和灵活的特点，并且可以通过计算得到留巷巷道周边围岩的应力和变形，达到用理论结果指导现场工程实践的目的。3.1模型参数确定①模型范围的确定。在岩层移动数值模拟中，限于数值模拟软件可运行单元数的限制或为了节约时，通常采用与相似材料模拟实验相类似的简化方法。根据巷道所处的地质条件，建立巷道剖面一平面应变模型，模拟高度从巷道底板影响范用以外至地表，宽度取

7、40m,模拟范围为50mX40mo模型两侧面为滑动支承，底部为固泄支承，上部为自由边界。模型划分8000个单元，8424个网格结点。②材料模型及属性的合理确定与测点设置围岩物理力学性质参照该矿实际岩体力学特性和相近矿区的岩体力学参数确定。节理特性考虑采动影响，围岩本构关系采用摩尔一库仑及应变软化模型，均匀网格。3.2新方案支护效果及参数确定①U型钢支架选择。井下条件复朵，巷道支架承受的载荷及载荷分布均在不断变化，特别是围岩变形量较人的巷道，这就增加了巷道支护工作的复杂性，同时也对支护型钢的性能提出了更高的

8、要求。U型钢是我国主要的矿用支护型钢，它具有较高的抗拉、抗压、抗剪强度和良好的韧性能使支架承载能力高，有利于保持巷道良好的维护状况，减少支架的变形损坏和修复工作量。另外，U型钢在巷道径向与走向方向具有较大的承载能力和较大的抗变形能力。鉴于以上优点，在本方案屮，巷道支护采用全封闭U型钢支架。综合理论计算结果和现场施工经验并考虑给支架承载能力留有一定的富裕系数，本方案采用U29型钢作为支护材料。②棚距确定。采用数值分析的方法确定U