断层构造带下支护技术的研究与应用

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1、断层构造带下支护技术的研究与应用汶上义桥煤矿有限责任公司刘尊刚甄红梅摘要：本文提出了断层构造带下支护方式存在的问题，阐述了在断层构造带附近围岩独特的变形特征。提出了新的支护方案，确保了巷道的长期稳定。关键词：断层构造带变形破坏耦合设计二次支护VaginaldischargefaultstructuresupporttechnologyresearchandapplicationWenshangYiqiaoMineCo.,Ltd.LiuZun-gangZhenHong-meiAbstractInthispaper,faultstructuresupportingmeansgyn

2、ecologicalproblems,describedinFaultZoneneartheuniquerockdeformation.Proposeanewsupportprogramtoensurelong-termstabilityoftheroadway.KeywordsFaultZoneDeformationandfailureCoupleddesignSecondarysupport汶上义桥煤矿二采区轨道、胶带大巷标高-540m，巷道进入断层破碎带后，顶板易冒落，施工完的巷道出现严重变形破坏。通过现场调查，分析原因，采取相应措施，有效地解决了支护难题，控制了围岩的

3、变形，取得了令人满意的结果。1围岩、地质环境分析二采区轨道、胶带大巷位于二迭系山西组、太原组地层中，为穿层掘进，受断层破碎带影响，岩石十分破碎，其岩性为灰黑色泥岩、砂质泥岩。泥岩松散破碎，经常出现冒顶、剥离、超挖现象，给巷道施工带来困难。通过现场取样，室内物化试验测得泥岩、砂质泥岩和粉砂岩的力学性能如表1所示。表1：围岩力学性能表岩石名称容重（Kn/m3）孔隙率（%）抗压强度（MPa）抗拉强度（MPa）抗剪强度粘结力（MPa）内摩擦角（°）泥岩25.611.2516.81.022.2523.4砂质泥岩25.212.3119.31.343.8028.5粉砂岩24.113.292

4、81.933.9832.9由上述分析可以看出，该巷道围岩的强度较低、孔隙率较大；遇水急膨胀泥化，暴露不及时封闭，很快就风化失去强度，特别是泥岩属于膨胀性软岩。巷道垂直埋深580m，从水平剖面图看，有断层YF41∠70°H=30～70m、YF20∠70°H=100～200m、YF22∠70°H=20～50m、YF3∠70°H=70～120m横穿，处于构造应力集中区中，巷道变形量大，矿压显现明显。2原支护方案中存在的问题原支护方式为锚网喷支护，通过现场实践观察分析，存在如下问题：（1）、没有采取超前支护原方案采用吊挂式前探梁作为临时支护，由于护头板与顶板接触面积小，岩体破碎，往往

5、无法控制顶板。（2）、没有合理运用围岩-支护共同作用原理围岩-支护共同作用关系见图11—围岩收敛曲线；2—过早刚性支护特性曲线；3—锚网喷支护与围岩共同作用收敛曲线；4、5—锚网喷支护特性曲线；6—适时二次支护特性曲线；7—过晚二次支护特性曲线附图1围岩-支护共同作用关系图巷道开挖后，围岩将产生变形（曲线1），采用锚网喷支护后支护与围岩一起变形释放压力，随着变形量增大，变形压力递减（曲线3Pa点左段）。支护在与围岩共同变形过程中产生压缩变形，对围岩的表面支护抗力逐渐增大（曲线4、5）。当变形量达到一定值时，曲线4与曲线3相交，若交点在曲线3Pa点以左，则支护达到平衡状态。若支

6、护强度不够，控制不了变形（曲线5），待变形达到预定值后，适时进行二次支护；当二次支护强度逐渐增大，并与曲线3在Pa点以左相交，则能达到理想支护效果（曲线6）。根据支护特性，随着变形量增大，变形压力随之减小是一定限度的。当变形达到一定程度，在支护抗力临界值Pa以左，必须进行加强支护，以阻止变形继续发展。若不进行支护，变形继续发展，岩体粘结力和内摩擦角急剧下降，围岩位移呈加快发展趋势，以至产生离层、塌落；若再进行支护，松散压力呈加速发展趋势（曲线3Pa点右段）。若二次支护强度的增长不能适应松散压力的增加，二次支护就难以保证稳定（曲线7）。显然，采取锚网喷支护，由于支护强度不够，又

7、没有预留变形量；导致不能适时进行二次支护，以至造成巷道变形量严重，影响正常的施工。3新支护方案新方案增设打超前圆钢，预先控制顶板；采用锚网索喷作为一次支护并预留变形量，提高了支护强度；半圆拱部使用钢带，提高了“压力拱”整体的支撑承载能力；二次支护架设29#U型支架、复喷混凝土的方法。这种新的设计改变了传统单一的支护方式，形成了主动支护与被动支护相结合的新的耦合支护方式，既符合耦合设计原理，又合理地运用了围岩-支护共同作用的原理。打设超前圆钢作为超前支护，圆钢规格为φ28×2500mm，在拱基线以上的半圆