复杂地质条件下软岩巷道支护技术探讨

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1、复杂地质条件下软岩巷道支护技术探讨[摘要]通过对朱仙庄煤矿II10310底板瓦斯抽放巷在高应力软岩、围岩破碎、近突出煤层等极复杂地质条件下施工过程中遇到的支护技术难题进行研究，结合现场实际情况，提出了合理的支护措施，并通过加强现场安全管理，确保了巷道在掘进过程中的安全。[关键词]近突出煤层；支护措施；安全管理中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）37-0225-01前言在我国，许多矿区在开采初期，地压不大，巷道容易维护，但随着矿区开采向深部延伸，岩体的应力近似于近水平应力状态，并且在深部开采中由于地应力的增大，多数的岩层性质都接近于软岩

2、，围岩变形量也随之加大。在软弱围岩中施工巷道，掘进较容易，维护却极其困难。淮北矿业股份有限公司朱仙庄煤矿Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷施工期间将穿断层，围岩强度低，距离一灰近。根据Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷实际情况，矿安全生产技术部门同施工单位共同研究讨论，提出了初喷、锚网、注浆、复喷联合支护方案，为巷道的安全掘进提供了有利的技术保障。1、工程概况7II10310底板瓦斯抽放巷拨门施工位置位于矿井II3采区II837瓦斯抽排巷内，与二水平轨道大巷贯通，巷道设计全长349m（平）。设计施工前段64m层位在二迭系山西组10煤层上27～5m，后段351m层位在10煤层下5～44m，岩

3、性以砂岩、砂质泥岩为主，局部段在泥岩中施工。根据勘探资料分析，该区域地质构造复杂，主要发育断层有2条，另外巷道在掘进过程中，可能还会遇到隐伏小断层，大断层走向有一定的摆动和延伸，附近及其伴生断层发育，给巷道施工和维护会造成一定的影响。该区域内主要的断层为：ⅡF1：倾向165°倾角70°H=20～30m；F19：倾向165°倾角∠70°H=30m。巷道主要在10煤底板施工，过F1断层后，巷道在一灰上60m～5.5m，巷道向下穿层施工，距离一灰渐近，自下坡变平拐弯施工93m后巷道底板距离一灰间距小于25m。巷道底板标高约-712m，比二水平大巷标高低，巷道高差约35m，水不能自

4、行流出。Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷施工层位在-680m以下，为10煤层突出危险区，掘进过程中少量瓦斯会通过岩层及断层裂隙渗入掘进头。2、理论分析7根据朱仙庄煤矿工程地质状况、围岩性质、支护现状，以及相关理论进行研究，朱仙庄煤矿Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷软岩巷道围岩变形因素主要体现在高地压、岩石软化性、蠕变动力难以自身抑制等几个方面。（1）高地压Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷巷道设计层位约为-712m，地表标高约+25m，则Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷埋深约为737m，若上覆岩层平均密度按2700kg/m3考虑，在不考虑构造及采动影响的前提下，垂直应力：σz=γH式中γ―上覆岩层的

5、平均体积力，KN/m3；H―距地表深度，m。则理论上围岩所处垂直应力约为19.9Mpa，原始地应力大。（2）岩石软化性岩石的软化性是指岩石与水相遇作用时强度降低的特性。岩石普遍具有软化性，通常用软化系数（？）来表示水对岩石强度的影响程度，即水饱和岩石试件的单轴抗压强度Rcw与干燥岩石试件的单轴抗压强度Rcd的比值，软化系数是一个小于1的系数，该值越小，则表示岩石受水的影响越大。通常情况下，砂岩的软化系数为0.44～0.97，页岩软化系数为0.24～0.55，黏土岩软化系数为0.08～0.87。岩石的软化系数变动幅度很大，尤其是强度较小的岩石，其变动幅度更大。7Ⅱ10310底

6、板瓦斯抽放巷围岩主要以泥岩和砂岩为主，层位结构复杂，层理、裂隙发育，岩石强度低，单轴抗剪强度2.4～7.4Mpa，抗拉强度0.8～2.3Mpa。同时设计层位为-712m，比二水平大巷标高低35m左右，水不能自行流出，水经渗流进入巷道松动圈并最终聚积起来，使围岩发生严重的软化，破坏、流变的程度比无水巷道围岩变得大得多。（3）蠕变动力难以自身抑制巷道开挖后，各种因素将造成了围岩应力状态的巨大改变，具有蠕变特性的岩石又会因为应力状态的改变而发生缓慢的形状改变，最终导致围岩质点的移动，由于这种“质点移动”只能向着巷道方向发生，故在支护反力小于蠕变动力的情况下，巷道变形在所难免。Ⅱ1

7、0310底板瓦斯抽放巷围岩性质变化较大，有全部为砂岩的区段（范围较少），有全部为泥岩的区段（范围较广），有泥岩与砂岩兼有的区段。特别是在泥岩区段，其围岩蠕变动力十分强劲，加上底板含水较大，岩石软化情况严重，依靠其自身蠕变动力的衰减来控制围岩的变形具有较大难度。3、支护方案Ⅱ10310底板瓦斯抽放巷根据巷道围岩赋存情况和稳定性，设计采用锚杆支护为基础的喷、锚网、注浆、复喷综合支护技术。7（1）初喷混凝土喷层光面爆破后敲帮问顶、挂防片帮网及临时支护，及时喷射混凝土封闭围岩，喷层厚30～50mm，混凝土配比水泥：黄沙：石