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《倾斜岩层弱结构围岩巷道破坏机理与支护技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第28卷第6期Vol.28,No.62014年12月MINERALRESOURCESANDGEOLOGYDec.2014췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍倾斜岩层弱结构围岩巷道破坏机理与支护技术研究①曲懋轩,侯克鹏,杨志全(昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093)摘要:为了解决云南某铅锌矿500中段运输平巷倾斜岩层围岩巷道失稳的支护难题,本文通过地质调查、岩石力学实验、微观物化分析、数值模拟等手段,对倾斜岩层弱结构巷道的围岩变形破坏特点以及对称支护下围岩的破坏规律进行了分析研究。认为巷道的右帮及底板岩性为泥质
2、粉砂岩,是巷道变形破坏的起始部位。因此,改善该弱结构部位的围岩体力学特性,使支护体与围岩形成共同有效的支护结构,是治理巷道失稳的重要途径,提出了岩性弱结构部位加强的非均匀支护技术。试验表明,该巷道围岩变形量受到了有效控制,且取得了良好的技术经济效益。关键词:层状岩体;软弱结构;数值模拟;支护设计中图分类号:TD35文献标识码:A文章编号:1001-5663(2014)06-0784-060引言道的围岩变形破坏特点以及对称支护下围岩的破坏规律,确立了以提高弱结构岩体力学性质为基础的支随着我国矿产资源开发进一步发展和巷道支护护方法,对此类型巷道提出了不对称支护对策及设计技术的日趋成熟,国内许
3、多矿井进入深部开采。开采方案,将研究成果应用于现场,有效解决支护难题。深度的增加,巷道围岩地应力作用明显,部分围岩松[1~3]散破碎,具有明显的流变变形等软岩特征。当矿1巷道的基本情况山巷道穿越岩系地层时,围岩中可能存在松散夹层,尤其在穿越膨胀性软岩岩层时,这种岩层的膨胀性、#线轨道联络巷工程地质条件1.1500中段28~30流变性和易崩解性,形成巷道围岩中的最软弱面,使云南某铅锌矿的岩巷支护实践表明,巷道多为穿得巷道围岩的不对称变形量较大,并且持续变形时间层巷道,由于沉积历史等情况不同,这些复合结构围[4]长,为深部资源开采提出了新的挑战。国内外许多岩中各部分的围岩强度等特性也是有差异
4、的,500中学者对膨胀性软岩巷道支护问题进行了大量研究,提段28~30#线运输平巷为主要运输巷道,该巷道东部出了许多软岩支护理论和支护方法[5~7]。但此类依连接30~56#线岩脉巷道,西部连通28~18#穿脉巷照经验或工程类比的支护对策对倾斜岩层弱结构围道,巷道设计全长为157m,最大埋深处450m,为一[8~10]岩的巷道支护效果并不理想,并且对围岩的各穿层巷道。岩层倾角为13°~62°,根据实测地质剖项性质没有进行具体分析,依然采用传统对称支护面图,巷道的开挖过程中两次穿越断层,从西至东分方式,使得巷道经常返修并伴有安全隐患。笔者针对别穿越F8与F3断层,巷道掘进初期揭露的主要岩性
5、云南某铅锌矿500中段28~30#线运输平巷出现顶有泥质粉砂岩、砂岩、碳质千枚岩、千枚岩及矿体,其板下沉,右帮侧鼓出、底板鼓起等非对称大变形现象,中泥质粉砂岩、碳质千枚岩强度较低,泥质粉砂岩的通过地质调查、实验室岩石力学实验、微观物化分析、吸水性较强,软化系数小,一反面是吸水后岩体强度数值模拟等手段,综合研究了倾斜岩层膨胀性软岩巷由于崩解作用降低,另一方面岩体膨胀产生的附加应①收稿日期:2014-06-05作者简介:曲懋轩(1990―),男,黑龙江省鹤岗人,在读硕士研究生,从事岩石力学研究。基金项目:国家自然科学基金(No.41402272);云南省教育厅科学研究基金重点项目(No.20
6、14Z031)资助。784力对巷道的稳定极为不利。(照片1),主要的表现有,顶板右肩侧已经坍塌,有较1.2巷道的破坏情况明显的泥化、风化现象,巷道两帮也有内挤情况,但底#线运输平巷整体变形较严重脚内挤现象更为严重,支架已严重变形。500中段28~30照片1巷道破坏情况实拍Photo1Sitephotooffailureofroadway2巷道围岩失稳机理分析2.1巷道围岩的变形特征500中段运输平巷原设计断面为直墙拱形,采用废旧钢轨制成支架,顶板采用管缝式锚杆作为超前锚杆支护,其支护方式无法控制围岩变形,巷道顶底板最大变形量达到35cm,严重影响了运输、安全、通风。图1巷道岩层示意图这种
7、不恰当的支护方式导致巷道靠近泥岩层的上帮Fig.1Sketchofrockstrataofroadway侧鼓出和底板下沉,右侧底脚严重内挤,呈上部空间大,下部空间小的坡状特征,巷道变形的非对称现象射仪,岩石微观结构采用OLYMPUSBH-2型扫描电十分明显,在累计60天的观测期内,巷道顶底板移近子显微镜。测试结果表明,泥质粉砂岩中的物质成分量达到15cm,两帮总变形量约为23cm。巷道所处岩以粘土矿物为主,含量为75%~83%,其余
