特殊条件下的巷道施工

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1、井巷工程第十章特殊条件下的巷道施工2021/8/61第十章特殊条件下的巷道施工第一节松软岩层巷道施工第二节揭开煤与瓦斯突出煤层的施工方法2021/8/62第一节松软岩层巷道施工一、概述松软岩层本身具有松、散、软、弱四种不同属性。所谓“松”，系指岩石结构疏松、密度小，孔隙度大的岩层；“散”，则指岩石胶结程度很差或指未胶结的颗粒状岩层；“软”是指岩石强度很低，塑性大或粘土矿物质易膨胀的岩层；“弱”，则指受地质构造的破坏，形成许多弱面，如节理、片埋、裂隙等破坏了原有的岩体强度，易破碎，易滑移冒落的不稳定岩层，但其岩石单

2、轴抗压强度还是较高的。在松软岩层中施工巷道，掘进较容易，维护却极其困难。2021/8/632021/8/64二、松软岩层巷道施工涉及的几个问题㈠松软巷道围岩变形和压力特征1．软岩巷道围岩变形特征⑴围岩变形有明显的时间效应。⑵围岩变形具有明显的空间效应。⑶软岩巷道不仅顶板下沉量大和容易冒落，而且底板也强烈鼓起，并常拌有两帮剧烈位移。⑷围岩变形对应力扰动和环境变化非常敏感。此外，软岩巷道的自稳时间短。2021/8/652021/8/662．巷道围岩变形量的构成图10-1软岩巷道围岩变形量的组成其围岩变形量主要有以下三

3、部分组成（图10-1）：⑴掘巷引起的围岩变形量；⑵围岩流变引起的变形量；⑶巷道受各种扰动引起的变形量。U0—掘巷引起的变形；v0t0—巷道流变量；∑ui—扰动和浸水引起的变形量。2021/8/67㈡合理选择巷道位置1．岩石性质2．支承压力的影响除了要避免支承移动压力的影响外，还必须避开采场上下固定支承压力的影响范围，应把巷道布置在应力降低区或原岩应力区内为最好。如图10-2所示。㈢巷道断面形状的选择㈣破岩方式的选择2021/8/68㈤支护方式和支护结构的选择对于这种特殊的不良地层，其支护结构应有“先柔后刚”的特性

4、，一般需要二次支护。初始支护应按照围岩与支架共同作用的原理，选用刚度适宜、具有一定柔性或可缩性支架。它既允许围岩产生一定量的变形移动，以发挥围岩自承能力，同时又能限制围岩发生过大的变形移动。可以采用锚喷支护、U形金属可缩性支架等。二次支护的作用在于进一步提高巷道的稳定性和安全性，应采用刚度较大的支护结构。可采用锚喷支护，砌碹。在喷射混凝土中还应增加钢筋网和金属骨架，即构成锚喷网金属骨架联合支护结构。2021/8/69采用料石或混凝土块砌碹作为二次支护时，应选用异形料石或异形混凝土块作为砌体材料，图10-3是舒兰设

5、计采用的异形混凝土块碹；图10-4是前屯煤矿使用的异形料石圆碹。2021/8/6102021/8/611采用料石和混凝上块砌碹，只要提高施工质量，调整砌块的规格，保证壁后充填密实，或在砌块之间加入可缩性木板，均能大大提高碹体的支护效果。在苏联、比利时等国支护软岩巷道，尤其是采深较大的巷道，常采用预制混凝土块支护，并向大型钢筋混凝土块发展，用吊装机械安装。近年来我国少数煤矿，如沈阳矿务局大桥煤矿也已开始使用这种钢筋混凝土块来支护软岩巷道并取得了一定的效果。2021/8/612二次支护应在围岩地压得到释放、初始支护与

6、围岩组成的支护系统基本稳定之后进行。为了保证二次支护的效果，最好进行围岩位移速度和位移量的量测，并绘出相应的变化曲线，如图10-5所示。2021/8/613㈥软岩巷道的联合支护1．锚喷和U形钢联合支护2．锚喷和砌碹联合支护3．锚喷和弧板联合支护㈦巷道底板的管理1．巷道底鼓的类型和机理⑴挤压流动性底鼓⑵挠曲褶皱性底鼓⑶剪切错动性底鼓⑷遇水膨胀性底鼓2021/8/6142021/8/6152．底鼓的防治㈧重视围岩的量测监控在松软岩层巷道采用锚喷支护，一定要配合进行量测监控，可用收敛计量测巷道的收敛变形，亦可用水准仪测

7、量顶板下沉量和底鼓量；用各种多点式位移计量测岩层内不同深度的位移，从而可以算出位移速度。通过这些量测数据，有助于评价围岩的稳定程度，可以论证各设计参数是否合理和锚喷效果，也是修改设计和确定二次支护时间的依据，锚杆的锚固力可用中空千斤顶式的锚杆拉力计来量测。锚杆的应力状态，可用专门设计的空心“锚杆”(它的构造是聚氯乙烯塑料管内壁用101号胶粘贴电阻片)来测定，以检验锚杆不同深度处的受力状态，从而能推知围岩内应力重新分布的情况，进而可调整锚杆的设汁参数。对于大断面的重要工程还要进行接触应力和喷层内切向应力的量测，可采

8、用电阻应变砖和钢弦压力盒等测试元件。根据测量结果，可以了解喷层的受力状态，有助于设计喷射混凝土的厚度。地应力特别大的矿区，还应量测构造应力场，这对巷道合理布置，减轻地应力对巷道支护的破坏影响具有重要意义。2021/8/616㈨借鉴新奥法指导软岩巷道施工新奥法是隧道施工科学方法的总结，主要针对软岩隧道施工，重点在支护方面。新奥法不是单纯的支架结构改革或支护方法的改进，而是一