破碎软岩巷道交岔点联合支护技术研究与应用

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1、破碎软岩巷道交岔点联合架棚支护技术研究与应用一、实施背景####公司####矿位于####市中部，属于一个独立块段，实际上为两个大断层夹着的一条向斜轴。受断层和向斜影响，####公司####矿的地质条件展于复杂型，岩性破碎，在矿压较大的三水平延深采区，这种现象尤为明显。・600泵房、变电所布置在三水平延深采区下部，井下标高-597m。该巷道布置在二1煤底板岩层中，巷道顶板距煤层顶板10〜16m之间，所穿过的岩层为砂质泥岩及泥岩。巷道形状为直墙半圆拱形。泵房、变电所需要留设管子道、吸水井壁龛、泵房通道、变电所通道等开口共有7处，开口交岔点夹角接近90度，应力集中，岩性破碎，主

2、动支护已完全失效，需选择合理的架棚支护方式。根据现场实际情况，####公司####矿在・600泵房、・600变电所等处的交岔点施工屮采用U型钢矩形棚与U型钢半圆拱形棚联合支护法开口技术，有效解决了传统支护工艺的支护强度低、受力不均匀、耗材量大、耐久性差等问题。二、主要技术路线㈠项目技术路线图破碎软岩巷道交岔点联合架棚支护项冃技术路线图见附图1收集-600M房、变电所等巷道及交岔点相关地质资料分析岩巷和交岔点的岩体破坏因素及破坏机理分析传统支护方法的优缺点交岔点联合架棚支护设计交岔点联合架棚支护施T取得j著效果在井下延深采区貝汕交岔点推广和应用附图1破碎软岩巷道交岔点联合架棚

3、支护项目技术路线图㈡项目主要内涵1.分析岩巷和交岔点的岩体破坏因素及破坏机理煤矿井下岩体破坏因素及破坏机理主要有以下几个方而。(1)岩石的物理性质和力学性质岩石具有在载荷作用下，组成岩石的基本微粒z间相对位置发生变化的特性。因此，围岩的物理性质是影响岩巷稳定的一个主要因素，某一恒定载荷作用下，尤其是膨胀性较强的泥岩，应变随时间的增加而增加，导致岩石破坏。(2)构造应力对岩巷的影响和破坏构造应力的基本特点是以水平应力为主，具有明显的方向性和区域性，主要集中在地质构造变动比较剧烈的地区。延深采区・600泵房、变电所等位置的交岔点紧邻####矿向斜轴部，巷道交岔点的圉岩在构造应力

4、作用下，向掘进空间移动。⑶原岩体内掘进岩巷引起的原岩应力重新分布当岩体巷道和交岔点开掘后，岩巷围岩必然出现应力重新分布。岩巷两侧周边围岩上侧向应力为零，岩块逐渐变为三向应力状态。由于岩巷周边围岩非均质、非连续介质，应力分布即不均匀也不对称。有的变大，有的变小，有的还改变了力学性质。比如由压应力变为拉应力。岩巷周边产生了一系列剪切力而。致使岩石与岩体分离、剥落。不仅使岩体抗破坏强度降低，而且产生应力集中，岩巷周边应力较大的部位发生变形和破坏。从而导致临近区受力条件变差，继而产生新的破坏，如此循坏，直至圉岩应力小于岩石强度，圉岩不在松动和破坏为止。形成围岩松动圈，其松动圈半径大

5、小与岩巷、交岔点的断面及岩性有关。岩巷两侧若是松软岩层，松动圈半径更大，岩巷变形破坏程度就高。⑷附近巷道掘进引起的岩层移动、破坏影响附近的・600南大巷、・600水仓、・600变电所等巷道掘进后，势必造成围岩应力重新分布，上覆岩层必然受到变形破坏而引起岩体移动。圉岩变形持续增长和变化，致使岩巷负担了较大的支撑载荷。2.分析传统的大夹角交岔点支护方法优缺点传统的大夹角交岔点架棚支护方法有3种。(1)采用工字钢穿杆，配合U型钢抬棚施工。优点是施工材料简单；缺点是巷道空顶面积大，顶板难以维护，返修难度大。(2)采用U型钢异形棚开口，工字钢对棚作为抬棚。优点是开口工序简单;缺点是受

6、压不均匀，抗压及抗侧压效果较差。（3）采用矿工钢梁作为穿梁，工字钢对棚作为抬棚。优点是断面可以较大;缺点是施工困难，耗用大量钢材，整体连锁性差，抗压强度差。1.交岔点新型联合架棚支护设计根据现场实际情况和支护材料的特点，####公司####矿在・600泵房、・600变电所等处的交岔点施工中采用U型钢矩形棚与U型钢半圆拱形棚联合支护法开口技术。（1）交岔点复合抬棚设计传统L形U型钢异形棚开口抬棚使用矿用工字钢对棚作为开口抬棚，棚梁跨度大，巷道压力大，棚梁变形快，棚腿受侧压影响容易变形脱落，支架稳定性差，支护强度低。为消除这些影响，改矿用工字钢梯形抬棚支护为U型钢矩形棚（或梯形

7、棚）内套架U型钢拱形棚作为抬棚支护，使用半圆拱U型钢棚顶部托住矩形（或梯形）棚梁；矩形（或梯形）棚腿套在拱形棚腿上，U型钢拱形棚直腿部分与U型钢矩形棚腿重叠，并在每根腿上用两个大卡缆卡紧，抬腿下部焊有长方形或正方形底座，每侧复合抬棚腿底部使用1块钢板（600mmx500mmx1Omm）作为底盘；U型钢抬棚与新开口巷道（泵房通道、吸水井壁龛或其它）U型钢拱形基本棚使用3块拉板相连接，用以提高交岔点抬棚的稳定性和支护强度，见附图2。附图2交岔点抬棚量支护示意图（2）U型钢异型棚设计©U型钢界形棚根据施工地点巷道的U型钢