浅谈不良地层的管棚超前支护.pdf

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1、中国矿山工程2016年8月·30·ChinaMineEngineering第45卷第4期浅谈不良地层的管棚超前支护Discussiononpipe—shedadvancetimberinginunstableformation东，J、波(金诚信矿业管理股份有限公司南方分公司，云南昆明650217)摘要：巷道在过破碎带、断层、软弱岩层等不良地层时，为了确保施工安全，常需进行超前支护，管棚法是超前支护的一种。本文介绍了超前支护的原理及一些常用的超前支护形式，重点对管棚式超前支护的机理进行了初步探讨，提供了其设计方法，为管棚式

2、超前支护的设计提供了参考。关键词：超前支护；管棚；布置Abstract：Whentheroadwayhascrossedthefracturedzone，fauh，incompetentbedandotherundesirablerock，itoftenrequiresadvancetimberingforsafety．Thepipe—shedsupportisakindofadvancetimbering．Thispaperintroducedtheprinciplesoftheadvancetimberingands

3、omecommonadvancesuppo~s，andfocusedonthemechanismofthepipe—roofprotection，whichprovidedadesignmethodandareferenceforpipe—shedadvancetimbering．Keywords：advancetimbering；pipe—shed；arrangement1前言在隧道工程、矿山巷道等地下工程掘进施工中，经常遇到复杂的工程地质和水文地质条件，往往给安全施工带来困难，制约进度、增加成本。对于一些地段地质条件

4、差，岩土层自稳能力差，开挖后还来不及支护就发生片帮冒顶，通常需进行超前支护，然后再进行开挖。在特殊地质地段，如裂隙发育岩体、断层破碎带、高应力地带、溶洞地带等，采用管棚式超前支护常能取得较好的效果。超前支护作为保障施工安全的一项重要技术措施，在工程上得到了广泛应用。2超前支护超前支护是对尚未开挖的岩土体提前进行支护，达到对掌子面前方的岩土体加固的目的，从而使其保持稳定，预防开挖时发生塌方、冒顶。该类岩土体主要包括砂土层、破碎带、松散的软岩、高应力破碎围岩等，其共性是开挖后不具备自稳能力，来不及支护就发生破坏。2．1超前支

5、护的原理围岩发生破坏一般有一个时间过程，主要是因为开挖的端头效应和时间效应的存在。(1)端头效应。岩体开挖后，荷载并非同时全部施加在掌子面附近的围岩上，只有掌子面向前推进到超出端头影响区后，应力才全部施加到开挖巷道顶部。因此，许多井巷工程经常是在掘进后一段时间才发生冒顶片帮。(2)时间效应。岩石的蠕变特性表明，存在一个对应于某段时间的长期强度，当应力超过此强度值时，围岩第4期陈小波：浅谈不良地层的管棚超前支护·31·在到达此时间后就会发生破坏。无限长时间的长期岩体强度和变形模量。强度约为极限强度的2／3。应力越大，蠕变总

6、时间3．2管棚式支护的分类越短；应力越小，蠕变的总时间越长。因此，即使当根据地下工程中管棚的应用情况，主要分类如围岩应力低于极限强度，而高于长期强度时，不支护下。也会在某个时间发生破坏。(1)按管径和长度分类。①短管棚：短管棚管井巷开挖后发生立即破坏或来不及支护的破径为西30～qb60mm，长度L<6m。②长管棚：长管棚坏，也是这两个原因。立即破坏，主要原因是围岩应的管径西89～q5999mm，长度L>6m。力远大于岩土的极限强度，虽有端头效应存在，但端(2)按注浆分类。①注浆管棚：a)先管后注法，头的夹持力不能阻止其破

7、坏；来不及支护的破坏，主先施工钢管管棚，利用钢管作导管向围岩注浆，浆液要是时间效应因素。通过钢管上的预留孔洞渗入围岩；b)先注后管法，根据岩石的时间效应，岩石破坏是渐进的，围岩先对围岩进行预注浆然后施工钢管。②不注浆管随应变的增加，其内部就开始出现微裂隙而降低岩棚：钢管打设完毕后不注浆，仅用水泥砂浆将钢管充体强度。超前支护就是在岩土体未扰动前提供约填，为了增大钢管的强度和刚度，先在管内设置钢筋束，以减少开挖后岩石变形和提高承载力。笼再用水泥砂浆充填。2．2超前支护的方法在井巷工程中，应用最广泛的是小直径管棚，钢根据采取的

8、加固措施对周围地层特性和应力分管直径多在200ram以下。布的影响，超前支护分为地层改良法和预支护法。4管棚式超前支护设计地层改良法就是提高开挖面周围地层岩土特性的方管棚由钢管和钢拱架组成。管棚式超前支护设法，如注浆法、冻结法、疏干排水等；预支护法就是在计步骤：①结合地层和巷道外形情况确定布置形状；巷道开挖前，先对掌