大断面软岩硐室分析与控制技术

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1、**煤矿大断面软岩硐室变形破坏分析与稳定性控制技术摘要：**煤矿中央变电所硐室等处在泥岩、细砂岩等软岩中，矿压显现十分明显、围岩变形破坏较大，严重影响了矿井的安全生产。经过对大断面软岩硐室的变形破坏进行分析，并结合“长短锚杆联合支护技木”和“三锚联合支护技木”的理念，提出了合理的围岩稳定性控制方案。关键词：大断面硐室；软岩；围岩变形破坏；稳定性控制在深部多种较大的复杂矿山压力共同作用下，滕州**煤矿-465m水平井底车场附近的中央变电所等大断面软岩硐室的矿压显现十分明显，围岩的收敛变形较大，顶板大量离层，两帮内挤，底臌量也较大，严重影响了矿井的安全生产。通过对**煤矿深部复杂应力场中人断

2、面软岩硐室的变形破坏进行分析，确定相应的围岩稳定性控制技术，使卷道与硐室能够保持长期稳定，无明显变形，在各自服务期内不需要大范围维修，局部可加固，不影响正常生产，II保证生产安全。1.地质概况**煤矿位于滕北矿区的中部，井田内地形平坦，属滨湖冲积平原。地层自上而下有第四系、上侏罗统蒙阴组、下二迭统山西组、上石炭统太原组、中石炭统本溪组和中奥陶统。-465m水平位于上石炭统太原组，由深灰、灰黑色泥岩、粉砂岩，灰色中、细粒砂岩，灰、浅灰色粘土泥岩、浅绿色铝质泥岩，石灰岩及煤层组成；属典型的海陆交互相沉积。2.中央变电所硐室围岩变形破坏分析2.1硐室围岩变形破坏情况分析中央变电所硐室是井下的电

3、力中心，一旦发生破坏，不但会使井下电力系统完全瘫痪，而II随着应力的转移，将会严重影响整个硐室的安全与稳定。现场调査表明，硐室的帮拱虽已经进行过锚索加强支护，但硐室仍发生了较严重的开裂和片落、未能有效阻止支护体的变形，并冇进一步加剧的趋势；硐室底臌现象尤为严重，己进行多次卧底，硐室仍不稳定，高压开关枳倾斜，己无法使用。2.2硐室围岩的变形破坏机理分析**煤矿自井下巷道施工以来，包括-465m水平中央变电所、中央水泵房在内的多数大断面硐室均发生了不同程度的破坏，为了寻求合理的治理方案，冇必要对其变形破坏机理进行综合分析。(1)岩石矿物成分的影响岩石矿物成分分析表明，本矿围岩以珍珠陶土为主。

4、珍珠陶土属于弱膨胀粘土矿物，遇水易泥化、水解、软化。如遇水或其他高地应力的作用，其流变也很强烈。(1)岩石强度的影响-465m水平的硐室处在泥岩、细砂岩中，均发生了不同程度的破坏，且返修多次仍不能保持稳定。这些泥岩、细砂岩的单轴抗压强度小于25MPa,按硬度系数分类，其f=2〜3,属于软岩。(2)岩石流变与埋深的影响本矿硐室处在软岩之中，围岩强度低，且围岩侧限应力得到解除；在上覆岩层重力作用下，会产生塑性变形，强度高的岩石，随着吋间的增长也会出现流变现象，埋藏越深，这种现象也越明显；在槊性变形或流变的影响下，支护结构会出现不同程度的变形与破坏。(3)构造应力的影响中央变电所硐室等穿越两条

5、断层(落差分别为206m和45m),断层在形成过程中形成大大小小若干个次生断层。本矿巷道埋深较大，垂直自重应力相应较大；除此之外，从地应力实测可知,该区域地层的水平应力远大于垂直应力，硐室与水平应力存在较大的夹角，从而导致巷道产生较大的变形和破坏。(4)水的影响岩石和煤层遇水后，随水分的增加其强度将逐渐降低，即出现软化现象，从而加快槊性变形或流变的进程，造成井下支护的变形和破坏。(5)施工因素的影响本矿硐室的支护参数不合理是导致巷道与硐室产生较大变形和破坏的重要原因。如锚索的间距过小而排距过大、锚杆托盘偏小偏薄、锚索的索具质量不合格、W钢带使用不恰当等，这些均严重影响硐室的支护质量。1.

6、中央变电所硐室稳定性控制方案中央变电所是矿井的心脏，必须保证它的安全、可靠和长期稳定，为此，研宄决定两墙及拱顶采用17.8mm的锚索与锚注联合支护加同，而底板采用抗让结合的加固方案，在底板设置一层让压层，再进行反底拱锚梁、锚注加固，以保证底板的长期稳定。中央变电所的拱帮加同支护结构如阁1所示。图1中央变电所拱帮加固支护结构图中央变电所硐室拱帮锚索选用017.8mm钢绞线制作，长L=6500mm,间距1500mm,排距2000mm;两排间设注浆锚杆，注浆锚杆选用025x2000mm的高强注浆锚杆，注浆锚杆间排距1500x2000mm。硐室顶帮加固施工前，应先对已开裂硐室表面进行喷浆处理，先

7、喷一层30mm〜40mm厚的混凝土，以封闭硎室表面，防止注浆吋跑浆。硐室全部喷浆结束后，打注浆锚杆并注浆，注浆吋自硐室一侧开始，从两墙至拱顶自下而上顺序施工，先注下部再注上部，使浆液尽量向硐室底部扩散。在不同断面上采用隔排注浆的方式进行，即先注单号孔断面，注5〜6排后再反回来注双号孔断面。这样，后注浆孔可给已注浆孔起到复注的目的，以达到最佳的效果。中央变电所底板采用抗让结合的加固施工方案，具体加固支护结构如图2所示。首先，将基础分段