矿井深部开采软岩巷道支护方式研究

《矿井深部开采软岩巷道支护方式研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、摘要：木文通过对矿井深部软岩工程性质的认识和对软岩破坏机理以及巷道支护原理的研究，从而对深部开采在不同的地质条件下提出相应的支护方式。关键词：深部开采软岩巷道支护支护方案MinepitdepthportionminedthesoftcragtunnelsupportsandprotectionswaytostudyShanZhonggangYanYubiaoAbstract:Thisarticlethroughtominepitdepthportionsoftcragprojectnatureunderstandingandtosoftcragdestructio

2、nmechanismaswellastunnelsupportsandprotectionsprincipleresearch,thusproposesthecorrespondingsupportsandprotectionswaytodepthportionminingunderthedifferentgeologicalcondition.Keywords:DepthportionminingSoftcragTunnelsupportsandprotectionsSupportsandprotectionsplan【中图分类号】F403.6【文献标识码】C【

3、文章编号】1009-9646（2008）10-0067-03深部开采出现了一系列新问题和新特点，其中岩石压力大，巷道位移量显著增大，支架损坏严重，巷道维护界常困难。其围石性质表现出软岩的巷道围岩性质，所以煤炭牛产建设形势迫切要求对深部开采软岩巷道问题进行深入研究，这一问题已引起世界各国采矿界的髙度重视。1.软岩的工程特性1.1软岩的力学属性。软岩中泥质矿物成分和结构血决定了软岩的力学特性。显示岀可塑性、膨胀性、崩解性、流变性和易扰动性的特点。软岩的膨胀性质是在物理、化学、力学等因素的作用下，产生体积变化的现象，其膨胀机理冇：内部膨胀、外部膨胀和应力扩容膨胀三种。工

4、程中的软岩膨胀为复介膨胀形式。1.2软岩的临界载荷。随着应力水平的提高，特別是围压的增大，岩石产生的塑性变形明显增加，使得在低应力水平下表现为硬岩特性的岩石，在提高了应力水平下显示出显苦的塑性变形。1.3软岩的临界深度。与软化临界荷载札I对应，岩石亦存在着一个软化临界深度。对给定矿区，软化临界深度也是一个客观量。当地下工程埋深人于软化临界深度时，围岩出现人变形,大地压和难支护现彖：当地下工程埋深小于该临界深度吋，则围岩的大变形，大地压现象消失，巷道支护容易。软化临界荷载和软化临界深度可以相互推求，在无构造残余应力的地区，具关系为Hcr=100-ocrY在构造应丿J

5、较大的地区，其关系为Hcr=100ocr-AohcY式屮，Her软化临界深度，m：ocr软化临界荷载，MPa；Aohc残余构造应力，MPa；y——工程岩体容重，"m3。2.软岩巷道的支护原理软岩巷道和硬岩巷道支护原理截然不同，这是它们的本构关系不同决定的。硬岩巷道支护不允许唤岩进入塑性，因为进入塑性的硬岩将丧失承载能力。而软岩巷道支护必须允许软岩进入鴉性状态，而且以达到其最大幫性承载能力为最佳，软岩巷道支护的另一个独特之处是,其巨大的塑性能（如膨胀变形能等）必须以某种形式释放岀來。因此，软岩巷道支护原理可以表示为：PT二PD+PR+PS（2-1）式小PT_挖掉巷道

6、岩体后使围岩向临空区运动的合力，包括重力、水作用力、膨胀力、构造应力和工程偏应力等；PD—以变形的形式软化的工程力，可以包括：①弹塑性转化（与时间无关）；②粘弹塑性转化（与时间有关）；③膨胀力的转化（与时间有关）。对于软岩來讲，主要是塑性能以变形的方式释放；PR—用岩白撑力，即围岩木身具有一定强度，可承担部分或全部荷载；PS—工程支护力；式(2-1)和图表示如下意义：2.1巷道开挖后引起的围岩向临空区运动的合力PT并不是纯粹由工程支护力PS全部承担,而是由三部分共同分担。PT首先由软岩的弹槊•性能以变形的方式解放一部分，亦即PT的--部分转化为岩体形变。其次，PT

7、的一部分由岩体本身B承力承担。如果岩体强度很高，PR>PT-PD,则巷道可以自稳。对于软岩,PR较小,一般PRvPT—PD,故巷道要稳定,必须进行工程支护，即加上PS。为求工程稳定，通常(PS+PR)值要大于(PT—PD)值。2.2—个优化的巷道支护设计应该同时满足三个条件：①PD^Max：②PR-Max；③PS->Mino3最佳支护时间和最佳支护时段软岩巷道开挖后，巷道围岩变形会逐渐加大。按变形速度划分，可划分3个阶段：减速变形阶段、近似线性的恒速变形阶段和加速变形阶段。当进入加速变形阶段时，岩体木身结构改组，产牛新裂纹，强度人人降低。解决此问题的关键是最佳支护

8、时间概念的