b080105深井巷道围岩控制技术实践

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1、像井炬道国玄挖制技术实荻王本强王明远【山东科技大学，山东泰安271019]摘要论述了埋深大于800m的深井巷道存在的主要问题，通过对矿井进行现场调研与实践，总结出在中硬岩中采用常规的锚、网、喷支护形式条件下巷道埋深与稳定的关系，对影响巷道稳定的主要因素进行了阐述，提出了深井巷道围岩控制的主要途径及关键技术。关键词深井巷道围岩控制技术埋深深井卷道主要问题是巷道难支护，稳定性差，这与岩性和埋深有关。有的矿井巷道埋藏不深，但山于岩层松软破碎或有膨胀性，巷道的稳定性差，破坏严重。在同样岩层条件下，深度越人支护越怵I难，巷道越难稳定，破坏也越严重。解决深井巷道支护的难题对于矿井建设具有重要的意

2、义。1深井巷道的概念冃前一般认为，巷道埋深大于800m即为深井巷道。深井巷道存在的主要问题包括以下几方面：第一是应力高，自重应力通常人于18MPa,一般情况下水平应力人于垂宜应力，近期测试的最大水平应力达42MPa；第二是地温高，一般达32〜46°C,个别高达50〜70°C；第三是渗透水压力大，深井水相互贯通，渗透压达7〜8MPa；第四是瓦斯涌出量大，煤层瓦斯在高压高温作用下，从煤层中溢出，危害矿井安全；笫五是冲击力增加，深井巷道常发主岩爆、煤爆现象或形成冲击地压、矿爆现象，危害性极大。2巷道埋深与稳定的关系根据矿井调查和实践研究统计分析，当围岩单轴抗压强度在40〜60MPa的中破岩

3、中，拱形巷道断面12〜20n?条件下，采用常规的锚、网、喷支护形式，锚杆为直径16〜18mm、长1800〜2000mm的无纵筋螺纹钢树脂锚杆，锚杆间排距800X800(mm)；車4mm的钢筋网，网格100X100(mm)；喷射100mm厚的C20混凝土的支护结构形式时,巷道埋深与变形情况如表1所示。表1巷道埋深与变形情况统计表序巷道埋深(m)巷道变形及破坏情况治理改进方案1<400巷道基木稳定.使用一年后，局部有微小裂缝，位移量不大于20mm,不影响使用；但遇断层破碎带.水平应力大于垂直应力或受采动影响的地段出现变形.破坏，需要修复。除个别破碎岩层、破碎带外，一般不需修复或加固。24

4、00〜600两帮底部开裂,位移量30〜50mm,有少量底H気沿拱顶或两肩呈片状或条带形剥落,局部冒落露出原岩。破坏量约占20〜30%,需修复。一般采用淸除破坏部位，补打锚杆、挂网喷浆。对压力大的地段应注浆加固。3600〜800底臓.底脚内移，水沟挤裂，巷道顶部两用部开裂，其至冒落。30〜50%的巷道需要返修，否则难以正常使用。以上支护结构、参数需调整，应加锚索、锚梁或配合注浆加固。4>800上述支护结构很难有效.应加强矿压观测、地应力测试等研究工作.调整支护参数、结构形式和工艺过程。专项研究.预防在前。巷道变形大时及时调整支护设计或采用岛强预应力锚杆、锚索.注浆锚杆延后加固。3影响巷

5、道稳定的因素3.1围岩性质围岩性质包括岩石性质和岩休性质。（1）岩石性质岩石性质直接影响围岩的整体性，包括密度、容重、孔隙度、吸水率、透水性、软化性、碎胀性、膨胀性和崩解性。更重要的是岩石的力学特性，集中体现在岩石的单轴抗压和抗拉强度，通常用普氏系数f值代表-其强度特征。（2）岩体性质岩体可能有多种岩石纽•成，因此岩体是非均质性的非连续体。巷道周囤的岩体称围岩,所以巷道的稳定不仅取决于岩石，更重要的是取决于岩体的结构，如层理、节理和裂隙等。3.2地质构造与地应力地质构造主要是断层和褶曲，断层破碎带附近不仅造成岩体破碎、泥化、松散，而口地应力相对增大，特别是逆断层所造成的水平应力增加；

6、褶曲中向斜和Tf斜的轴部应力增大,向斜的轴部尤其明显。地应力是地质构造的原岩应力，随着埋深的增加，一般情况下垂直应力大，但在有些地段水平应力大于垂直应力。主应力方向对巷道稳定影响较大，当主应力方向与巷道掘进方向垂直时，围岩稳定性极差；主应力方向与巷道方向平行时稳定性较好。3.3岩石物相与地下水通过对岩石矿物成分物和分析，了解岩石屮是否含有膨胀性物质成分，如蒙托石、伊利石、高岭石的含屋超过一定指标会产生膨胀、流变或蠕变，特别是遇水后更加严重，使巷道变形失稳直至破坏。3.4地温地温大于30°C,不仅恶化工作环境，而且软化了岩休，造成巷道稳定性差。3.5巷道布置与开挖顺序两条巷道布置太近容

7、易产生应力再次叠加，增加矿山压力，特别是后开挖的巷道应力峰值与先开挖的巷道一致时，巷道在高应力区难以支护。所以设计与施工耍充分考虑应力变化与交互影响范围。3.6巷道断面形状和尺寸巷道断而形状越接近圆形，越稳定，拱形改变了围岩的应力状态；巷道开挖而积与稳定程度成反比。3.7巷道支护材料与参数支护材料的强度、刚度、延展性、加工精度、结构形式肓接影响着支护效果：支护参数要使围岩受预应力约束，并成为连续整体结构，即一次支护要达到锚固层范围不产生明显离层的效果。3.