五凤煤矿软岩巷道变形内因初步分析研究.pdf

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1、煤矿现代化2014年第2期总第119期五凤煤矿软岩巷道变形内因初步分析研究闫景臣。付金阳z(1．山东能源临沂矿业集团四咀煤炭有限责任公司，陕西西安716000；2．山东能源临沂矿业集团设计院，山东临沂276017)摘要五凤煤矿煤巷具有典型的节理化、遇水膨胀、易软化等物理特征，遇水之后突出地表现为非线性大变形、显著流变的工程特点，本文结合1610回风顺槽围岩现状，应用了X射线衍射对围岩岩性进行分析、对巷道表面进行了电镜微观结构扫描分析，分析可知该巷道岩性为典型的吸水膨胀型软岩，为下一步针对岩性设计支护方案提供理论基础。关键词软岩巷道

2、；遇水膨胀；巷道变形中图分类号：TD3l3文献标志码：B文章编号：1009—0797(2014)02—0044—02软岩的概念研究是软岩巷道支护理沦的基础，否具有软弱性，以及其破坏的内在因素。在进行成分是其支护理论的施行对象，具有严格的科学意义。国和结构研究时，通常采用x射线衍射测试和扫描电内外软岩研究学者和专家早在20世纪60年代到90镜试验。年代初，就对软岩概念进行研究，提出了三类定义方2．1巷道围岩矿物成分法，分别是描述性定义、指标化定义和工程定义。目根据x射线衍射分析结果，得出1610T作面回前被大部分学者所接受的为何满潮

3、教授提出的_T程风顺槽围岩矿物成分分析结果如表1、表2所示。软岩的概念：T程软岩是指在工程力作用下能产生表lx射线衍射全岩分析结果显著塑性变形的T程岩体。取棒地取样位置岩石名称筹里警迎头顶板泥质粉砂岩19．430250．41工作面相对位置与地质情况迎头腰部6中煤R6_2I1．4五风煤矿1610回风顺槽掘进巷道所在煤层为6迎头后方底板泥岩9815674．6中煤，煤厚约3．0m，含一层夹矸(炭质泥岩，厚约表2X射线衍射粘土矿物分析结果0．3m)。1610回风顺槽顶板依次为2．4m的粉砂岩、各软岩层组成的复合层、5．45m的粉砂岩。底板

4、为多层松软薄岩层组成的复合软弱底板，该巷道围岩属于典型的三软条件。1610T作面地表无水源，在掘进期间工作面主要水源为：6中煤顶板砂岩裂隙水、断层由试验结果看出，巷道底板岩石中的粘土矿物水，涌水量约10～30m／h，1610T作面北面有1608成分含量最高，达到了矿物总量的74．6％；顶板岩石采空区，采空区水约70m3／h，掘进期间需要注加强探中粘土矿物含量次之，达到了粘土矿物总量的放水。6中煤层埋藏较浅，周围均为实体煤。其161050．4％。顶板中伊利石／蒙脱石混合石约占粘土矿物T作面布置位置见图1。总量的39．6％；底板中伊利

5、石／蒙脱石混合石约占粘土矿物总量的52．1％。6IrI1607I作藕1Is由以上分析结果可以看出，1610T作面回风巷””1o工作面I围岩属于吸水膨胀型软岩，巷道掘进以及开采时，在一⋯⋯—一1i6Iot■■■I1611I作面3采掘T程中环境中的水源(水雾、滴漏水、水汽)会造一'n成巷道围岩产生吸水膨胀变形，减低围岩强度，破坏1l1614工作面I巷道围岩稳定。因此，对于五风煤业6中煤层的回采图l工作面布置巷道，在巷道掘进时，要及时喷射混凝土，隔离围岩与空气，阻止围岩吸水膨胀。2围岩物化分析2．2巷道围岩微观结构对巷道同岩中所含有的岩

6、石的物理化学特性进软岩巷道的稳定，也与罔岩的微观结构密切相行分析，是软岩岩体的工程力学的一个必须的步骤，关，微观结构较明显较复杂的围岩，其稳定性较弱。可以通过对同岩进行物化分析判定围岩的矿物成将1610运输巷顶板岩样进行电镜微观结构扫描分分、微观结构和水利性质等，以此来分析巷道围岩是析，扫描结果分析：岩样内部存在着明显的裂隙，受·44·煤矿现代化2014年第2期总第119期各种影响显著，试件中的粘土矿物多以聚集存在，各该工作面煤层整体呈倾向南东，倾角约为5。的聚集体之间存在较大空隙，空隙间有微裂纹贯通，成单斜构造，预计工作面内发育

7、一条断层，构造应力较为了水及其他流体流通的通道。小。2．3巷道围岩水理性质5现场水源因素影响为了研究水对软岩的微观破坏机制，在巷道顶板中采集了具有代表性的泥质粉砂岩，对其在不同含水1610工作面地表无水源，在掘进期间工作面主率条件下进行了试验研究。通过分析不同含水率条件要水源为：6中煤顶板砂岩裂隙水、断层水，涌水量约下的扫描结果可知：试件中的矿物颗粒胶结程度较1030m3／h，1610工作面北面有1608采空区，采空差，连接不牢固，坚硬矿物颗粒之间存在较大孔隙；随区水约70m，掘进应注加强探放水。着试件含水率的增加，试件膨胀变形量

8、急剧增大。在掘进和回采过程中，喷雾洒水也将增加空气由于1610工作面回风顺槽围岩中粘土矿物含中水汽含量，致使围岩吸水软化，因此应采取相应措量较高，特别是膨胀型的蒙脱石和伊利石／蒙脱石混施减少水源对巷道围岩强度的影响。合石的含量较高，吸水后巷道围岩容