富水软岩巷道底鼓控制技术.pdf

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1、2015年第1期煤矿支护17富水软岩巷道底鼓控制技术翟锦[陕西郭家河煤业有限责任公司，陕西宝鸡721505]摘要复杂地质条件下巷道围岩稳定性较差，在地下水的作用下围岩逐渐弱化，使得巷道底鼓频繁而强烈发生，严重制约着矿井安全高效生产。本文通过对此类软岩巷道底鼓特征研究及分析，提出了切圆板梁反底拱地坪支护结构，并确定该反底拱方法的支护参数。实践证明，切圆板梁反底拱地坪支护方式在解决巷道底鼓中施工简单，能够满足主要大巷安全生产要求。关键词富水软岩底鼓过程控制各种粒级的厚层砂岩为主，局部裂隙发育，1引言在掘进过程中顶板裂隙或破损煤层顶板，会出现

2、淋水、涌水现象。底板岩性以粉砂岩为软岩是一种具有显著塑性变形的复杂岩主，次为泥质细粒砂岩，强度较低，稳定较石介质]，巷道软弱围岩受水及支护方案差，遇水易膨胀、泥化，属软弱膨胀型等多种因素的影响，围岩力学性质加剧恶底板。化，巷道底鼓频繁而强烈发生，使得对巷道2．2巷道底鼓状况底鼓的有效控制成为亟待解决的技术难巷道开掘后形成松动圈，围岩脱水风干题_3]。某煤矿+1065m水平巷道围岩较松或遇水后岩石产生膨胀压力，在巷道周围岩散、易风化，煤层顶底板岩层均属较软弱或层应力重新分布的情况下，巷道变形较大，软弱类岩层，抗拉、抗压、抗剪切能力小，底鼓

3、现象尤为突出。巷道底板鼓起，局部鼓伊利石、绿泥石等膨胀性矿物成分占7O出面甚至直接断裂，造成皮带、轨道变形，以上，矿井的地下水和地面给水造成底板岩巷道高度急剧减少，如图1所示。石物理化学性质发生变化E6,7]。针对+巷道施工后最快5～lOd开始变形，开1065m水平巷道软岩的特点，在防治底鼓挖一个月左右底鼓率最大并出现开裂破坏，方面采取了积极的对策，从多种支护方案中底鼓持续时间较长，巷道底鼓量达400～寻找到适合本矿经济合理的防治措施。1400mm，局部鼓出面直接断裂，约1／3的巷道变形较为严重。巷道底鼓量及速率变化2工程概况如图2所示

4、，其中，曲线1为监测点巷道底鼓，曲线2为监测点巷道底板鼓出面断裂。2．1地质条件某煤矿处于宁东鸳鸯湖矿区，其总体特3巷道底鼓特征征为：地质赋存条件复杂，岩体节理与裂隙发育，断层等地质构造多，煤层顶板以渗透巷道底鼓变形有明显的时间和空间效性强、导水性好、分布稳定的富水性较强的应，表现为底鼓量初始变形速度很大、变形2015年第1期煤矿支护19建立反底拱的计算公式设巷道宽度为B，反底拱的曲率半径为1．23B，反底拱浇筑厚度为h，作用在反底拱上竖向挤压力为q，其力学如图4所示。(a)底鼓时间曲线图4反底拱力学模型反底拱的最大弯矩：M一0．96B

5、宽反底拱的计算公式：AsylM一f·As(h-25一号)(b)底鼓空间曲线式中：M一反底拱横向截面上的最大弯矩，单位：kN·ITI；f。一混凝土的强度，单位：MPa；f一钢筋的强度，单位：MPa；A一钢筋的总截面积，单位：mm。；h一反底拱的浇筑厚度，单位：mm；x一反底拱的截面受压区高度，单位：mm。根据计算，并借鉴同类矿井，结合该矿的复杂地质条件调整控制底鼓措施：先抹200mm厚为混凝土反底拱；然后全断面铺(c)水理作用曲线设一层直径20mm建筑用螺纹钢，网格规圈3巷道底鼓特征曲线格为200×200(ram)，搭接长度600mm，车

6、场辅助运输石门底板采用了底板铺网、埋通过20建筑用铅丝进行捆绑；接着浇筑设29U型钢并浇筑地坪。根据实际效果反200mm厚混凝土地坪，再全断面铺设一层馈，打设底锚杆的反底拱支护方式控制底鼓直径20ram建筑用螺纹钢；最后浇筑中间能力较弱，而铺设U型钢底梁后能很好的矢高600mm，两侧400mm厚混凝土地坪，控制底鼓，虽然铺设U型钢底梁大大增加最终形成中间矢高lO00mm，两侧800mm了底板支护强度，能较好控制底鼓，但由于厚的切圆板梁反底拱地坪结构。反底拱形式成本高并不适宜推广。如图5所示。20煤矿支护2015年第1期参考文献[1]何满

7、潮，胡永光，郭志飚，等．大断面软岩巷道耦合支护技术研究[J]．矿山压力与顶板管理，2005，(4)：1—3．[2-1刘高，聂德新．高应力软岩巷道围岩变形破坏研究[J]．岩石力学与工程学报，2000，(6)：49—52．[3]黎开勋，党昌志．巷道底鼓分析及控围5反底拱示露图制[J]．煤炭工程，2008，9：514．2防治效果—52．根据实际效果反馈，打设底锚杆的反底[4]王祥秋，杨林德，高文华．软弱围岩拱支护方式控制底鼓能力较弱，而铺设U蠕变损伤机理及合理支护时间的反演型钢底梁后能很好地控制底鼓，但成本高并分析[J]．岩石力学与工程学报，

8、不适宜推广。实践表明：底板打注浆锚杆和2004，23(5)：793—796．底锚杆后浇筑反底拱不适应本矿深部巷道底[5]郭建忠，侯瑞平．用锚杆支护技术防鼓治理，一是底板软弱岩性在巷道开挖后应治底鼓[J]．煤