泊江海子煤矿遇水软化岩层巷道支护结构受力变形规律研.ppt

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1、淮南矿业西部煤矿深埋煤层安全开采关键技术研究内容之一泊江海子煤矿遇水软化岩层巷道支护结构受力变形规律研究阶段汇报安徽理工大学地下工程结构研究所2011年12月汇报提纲前言工程概况支护结构稳定性监测工作计划结论及建议2前言1淮南矿业集团正在鄂尔多斯地区筹建的多对矿井属于深部煤层开采，其中泊江海子矿在鄂尔多斯地区属于最深开采的矿井，且属于侏罗系煤层开采。对于侏罗系煤层开采的硐室和巷道，围岩主要为泥岩、砂质泥岩和粗细砂岩等。如泊江海子矿井底车场所处地层为侏罗纪中—下统延安组。根据钻孔资料，围岩主要由砂岩，砂质泥岩、泥岩和煤层组成，其中，砂质泥岩、泥岩质地较

2、软，强度低，特别是遇水软化、强度急剧下降，甚至砂化、泥化，成为松散体。砾岩及各粒级的砂岩均为孔隙式砂泥质、泥质胶结，胶结较疏松，失水后易干裂破碎。1前言4因此，对于处于这种特殊地层条件下的深井硐室和巷道，采用常规的锚、网、喷、索、注支护结构及其材料是否有效可靠，目前还缺少成功的工程经验和可靠的理论指导，特别是处于类似条件下矿井由于孔隙裂隙水的作用，马头门和巷道发生了破坏，严重影响到建井工期。为摸清在孔隙裂隙水作用下锚、网、喷、索、注支护结构的物理力学特性及其变化规律，首先开展泊江海子煤矿遇水软化岩层巷道支护结构受力变形长期观测工作。截止到目前，巷道观

3、测已达48天，现提交阶段分析报告（一）。1前言5工程概况2泊江海子矿井属黄土高原地带，海拔标高在+1420～+1380m之间，井筒深度达-582.5m。井田位于东胜煤田的西北边缘，区内地层由老至新有三叠系、侏罗系、白垩系和第四系，其中第四系厚度变化较大，平均达16.77m。含煤地层为侏罗系中下统延安组，可采煤层共6层，平均为10.73m。煤系地层上部隔水层的隔水性能较好，上部潜水与承压水含水层是矿床的次要充水因素，井田直接充水含水层以裂隙含水层为主，孔隙含水层次之。2工程概况7根据井田勘探报告，泊江海子矿井底车场岩性主要为软弱细砂及部分中砂岩，各井筒

4、砂岩类岩石的抗压强度、抗剪强度绝大部分低于泥岩类岩石。志丹群及侏罗系直罗组的岩石绝大部分自然状态抗压强度值＜10Mpa，只有极个别点自然状态抗压强度值接近20Mpa；延安组岩石绝大部分自然状态抗压强度值＜30Mpa，钻孔深度在569m以下有极个别点岩石自然状态抗压强度值＞30Mpa。对于这类软弱砂岩及中砂岩，遇水作用后，将逐渐砂化成为松散体，强度急剧下降，导致锚喷支护结构失效，井底车场巷道支护困难，需占用工期多次返修。2工程概况8支护结构稳定性监测3现场信息化监测可以为支护参数的优化和工程质量的管理提供基础数据，合理确定二次支护的时机。因此，监测工作

5、是深井巷道支护的基本组成部分。103支护结构稳定性监测3.1监测方法泊江海子矿井底车场掘砌后，初期支护采用锚梁网喷+锚索复合支护形式，为了得到泊江海子煤矿侏罗系地层在孔隙裂隙水作用下、现行支护结构的长期可靠性，根据现场所采取的支护结构形式，现对围岩与支护结构的力学特性进行了长期监测，其主要监测内容及方法如下：(1)锚杆受力变化规律监测：锚杆支护施工时，安装MGH型振弦式锚杆测力传感器，采用GSJ-2型检测仪量测锚杆锚固力大小，判断锚杆安装质量，并对锚杆受力的变化规律进行长期监测，其监测结果作为浅部围岩稳定性分析的基础数据。113支护结构稳定性监测图1

6、MGH型正弦式锚杆测力传感器图2GSJ-2型检测仪123支护结构稳定性监测图3MGH型正弦式锚索测力传感器(2)锚索受力变化规律监测：锚索支护施工时，安装MGH型振弦式锚索测力传感器，采用GSJ-2型检测仪量测锚索锚固力大小，判断锚索安装质量，并对锚索受力的变化规律进行长期监测，其监测结果作为浅部围岩稳定性分析的基础数据。图4MGH型正弦式锚索测力传感器说明书133支护结构稳定性监测3.2监测断面及元件布置根据泊江海子矿井底车场施工情况，监测元件于2011年10月29日埋设，元件分别布置在胶轮车存放硐室向北深34m（断面1-1）和南翼副井车场巷道与胶

7、轮车存放硐室交叉点向西深105m处（断面2-2），具体断面布置如图5。图5监测断面布置图143支护结构稳定性监测每个断面上沿环向布置锚杆测力计5个，布置锚索测力计4个，布置混凝土应变计5个，三排测试元件走向间距为0.4m。元件在断面图中的埋设位置标号1、2、3、4、5、A、B、C、D、a、b、c、d、e如图6所示。图6各断面元件埋设位置示意图图7施工巷道现场元件布置图3支护结构稳定性监测15163支护结构稳定性监测3.3监测结果及分析泊江海子煤矿遇水软化岩层巷道支护结构受力变形规律研究监测元件库于2011年10月29日埋设，截止到2011年12月15

8、日监测断面1-1、2-2监测结果如图3~6所示。图中横坐标表示时间，纵坐标为监测值。173、支护结构稳定性监