煤矿巷道支护技术分析

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1、煤矿巷道支护技术分析摘要：本文阐述了软岩的概念，分析了煤矿软岩巷道支护存在的问题，提出了煤矿软岩巷道支护技术。关键词：煤矿；巷道；支护技术；分析中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变及高应力的岩体之总称，软岩分为地质软岩和工程软岩。地质软岩是指强度低、孔隙度人、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量的膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱层;工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体，工程力是指作用在工程岩体上的力的总和，它可以是重力、构造残余应力、水平作用力和工程扰

2、动力以及膨胀应力等，显著性塑性变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形值，并影响了工程的正常使用。工程软岩定义揭示了软岩的相对性实质，即是否为软岩取决于工程力与岩体强度的相互关系。当工程力一定时，不同岩体可能表现为硬岩特性，也可能表现为软岩的特性，而对于同一种岩石，在较低工程力的作用下可表现为硬岩的变形特性,在较高的工程力作用下可能表现为软岩的大变形特性。工程软岩与地质软岩的关系为:当工程载荷相对于地质软岩的强度足够小时，地质软岩不产生显著塑性变形的特征，此时不作为工程软岩。只有在工程力的作用下发生了显著塑性变形的

3、地质软岩，才视为工程软岩。1煤矿软岩巷道支护存在的问题1.1软岩巷道变形破坏的特点1.1.1软岩巷道的变形呈现蠕变变形三阶段的规律，并且具有明显的时间效应。初期来压快、变形量大，巷道自稳能力很差，如果不加以控制很快就会发生岩块冒落，直至造成巷道破坏。如果用钢性支架强行支护而不适应软岩的大变形特性，则巷道也难以维护，造成支架被压坏、巷道垮落。1.1.2软岩巷道多为环向受压，且非对称，巷道开挖后不仅顶板变形易于冒落，底板也将产生强烈的底鼓，如果对巷道底鼓不加以控制,则会出现严重的底鼓并导致两帮破坏，顶板冒落。1.1.3软岩巷道变形一般

4、随矿井深度加大而增大，不同矿区、不同地质条件下都存在一个软化临界深度，超过临界深度,支护的难度明显增大，且软岩巷道变形在不同的应力作用下,具有明显的方向性。1.1.4软岩的失水和吸水均可造成软岩发生膨胀变形破坏和泥化破坏。1.2软岩巷道支护存在的问题软岩巷道支护问题，尤其是软岩回采巷道的支护问题，是矿业工程中的一大顽疾，以往对软岩巷道的支护问题，在理论认识和支护方法上存在一定问题,主要表现在以下几个方面：1.2.1围岩变形破坏机理，支护是一个过程，要使这一过程与围岩变形过程相协调，必须充分而深入地研究围岩的变形机理，只有在此基础上

5、,才能选择适当的软岩的支护时机、支护型式以及确定合适的支护参数。1.2.2支护対策，软岩巷道与硬岩巷道变形破坏特征不同，应采取适应于软岩巷道的支护对策。1.2.3支护参数，支护参数选择是影响巷道稳定性的一个非常重要的因素。以往对支护参数的选取基本上采用工程类比法。当工程地质条件简单,此法基木满足要求;当地质条件复杂是不能满足耍求的，再加上目前很少有软岩巷道支护成功事例，无法进行工程类比。对于软岩巷道，单纯的采用常规的锚喷支护、U型钢支架等难以控制围岩软化等引起的过量变形与破坏,其问题所在主要有以下几个方面：(1)围岩自承圈厚度小，

6、常规支护多釆用端锚锚杆，其所形成的围岩自承圈疗度较小，一般情况，锚固后围岩的自承圈厚度约为0.6m,远小于锚杆杆体长度,造成锚杆的浪费，同时难以抵抗较大的围岩压力；(2)初期支护刚度过大，巷道开挖后由于围岩应力重新分布和发生变形而对支护体产生较大的压力，它与支护体的刚度有较大的关系，支护体的刚度越大，其抵抗围岩压力越大，如果支护刚度偏大，则不能适应巷道开挖初期变形速度快，变形量大的特点，进而导致巷道围岩支护变形不协调而发生破坏；(3)围岩表面约束能力差，山于高应力或构造应力的影响，使得支护体首先在较为薄弱的地方出现过量变形、岩石松

7、动和破坏，进而形成破碎区,破碎区的发展导致围岩自承圈破坏。対于高应力或受构造应力影响下软岩巷道，采用普通的锚网(铁丝网)喷支护时，由于喷体强度相对较低，对围岩约束能力差，不能冇效地扼制围岩的周部破坏和破碎区向纵深发展,进而导致围岩破坏。2煤矿软岩巷道支护技术探讨2.1软岩巷道支付的技术关键由于软岩的力学属性、变形力学机制等特点，対软岩巷道实施成功支护，需运用三个技术关键：2.1.1正确地确定软岩变形机制的复合型。2.1.2冇效地将复合型转化为单一型。2.1.3合理地运用复合型变形力学机制的转化技术。由于软岩巷道围岩并非具有单一的变

8、形力学机制，而是同时具有多种变形力学机制，即复合型变形力学机制，复合型变形力学机制是软岩巷道变形和破坏的根本原因。因此，单一的支护形式是难以奏效的，只有采用联合支护的方法，合理地运用复合型向单一型转化的技术，即与软岩变形过程中每个支护力学措施的支护