大变形高应力软岩巷道多支护单元联合加固技术研究.pdf

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1、2014年第1期煤矿支护13石家庄中煤杯参评论文大变形高应力软岩elf多支护单元联合加固技术研究黄庆显[平顶山天安煤业股份有限公司四矿，河南平顶山467000]摘要针对平煤四矿丁戊组石门大巷“大弧板”段巷道复杂构造、高应力、大变形以及岩石松软破碎等特点，基于软岩岩石力学及锚注支护和注浆加固机理，通过多支护单元注浆加固技术提高围岩自身强度与力学状态，据此设计了支护方案，并严格精准控制施工工艺，制定实施了相应的监测方案，成功解决了长久困扰该段巷道的支护难题，达到安全有效控制顶板和巷道支护长期稳定的目的。关键词软岩巷道大变形高应力多支护单元注浆加固刚置随

2、着我国浅部煤炭资源的枯竭，地下开采的深度越来越大。由于岩层压力大，巷道位移量显著增大，支架损坏严重，巷道返修量剧增，巷道维护变得异常困难，严重制约了矿井的高产高效生产和长期可持续发展l1]。针对深部大变形高应力软岩巷道的图1巷道破坏状况支护问题，国内外现有的支护方式均未能很1．1巷道基本情况好解决，且施工复杂、巷道支护成本高，巷丁戊组石门大巷净宽5600mm，净高道破坏后进行修复极为困难]。因此，探4200mm。大巷处于二水平中，巷道底板标索和实行此类条件下新的高效支护技术成为高为一256．8m，埋深为558．8～651．8m。非常紧迫的任务。巷道

3、连接丁组和戊组，上覆岩层中已掘巷道错综复杂，对本巷道的掘进和维护产生影1工程概况响。丁戊组石门大巷经过的戊组某处的岩层柱状图如图2所示。大巷其中一段的布置情平煤股份四矿丁戊组石门大巷“大弧板况如图3所示。段”是四矿二水平关键运输通风巷道中的一1．2支护困难原因分析段。曾经采用过重型U型钢、水泥灌注钢丁戊组石门大巷“大弧板段”支护困难管棚支架和大弧板等高强支护，都未能有效原因分析如下：地控制此段巷道围岩的稳定。巷道两帮移近①围岩极其松软、破碎，流变性强；量大，底鼓严重；断面变形量超过设计断面②巷道通过断层组，受到较强烈构造应的7O(由原来12m。，缩

4、小到目前仅有的力的影响；3．6m，见图1)。此段运用各种高强支护方③多次被动修复，不断扰动围岩，造成式的巷道由此也被称为“大弧板”段巷道。围岩松动圈不断扩大，带来的支护压力也越14煤矿支护2014年第1期层厚累厚柱状岩石名称岩性特征(Ⅲ)(m)———_2技术方案：三王三；耢砂质泥岩灰～深获色，含砂量不均．含植物纯石碎片1n2ln22细砂岩浅灰色，成份以岩屑、石英为主，中厚层状2．1技术原理．012．2大变形高应力软岩巷道开挖后，由于高灰～深获色，含砂量不均，台植物化石碎片应力和岩性差等原因难免要发生一次失稳，耪砂质泥岩．含犬个完整的海豆芽化石及少量

5、黄铁矿龋粒继而出现松动圈，而巷道发生严重变形破坏7．019．2黑色．粉末及碎块状，半亮型，以亮煤为主是由于其初次失稳无限制发展造成的。巷道1．9211_戊黻，金属光泽围岩在初次失稳后，表现出强度衰减的特粉砂质泥岩深获色块状，含植物化石下部含砂量增高，及砂岩上部台镜煤包体，厚度为7m至17m性。在没有外界约束(支护)的条件下，围；=S————一————J戊蝴黑色，碎块状，粒状，以亮煤．暗煤为主，次岩强度的衰减将导致其力学参数的进一步恶一一为镜煤l0．031．1一／一一一，K-gs．块状，含少篮植物化石，多见滑面，化，而力学参数的恶化又加剧围岩的强度衰

6、kO32l泥岩及粉—砂质泥岩底部含砂麓佩高，近似粉砂岩，自西向东由』2魁3n钿增厚至盆n左右．减，同时扩大失稳区(松动圈)的范围，正黑色．碎块状，以亮煤，暗煤为主，底部夹有2．235．5_戊1泥岩夹矸是这种恶性循环最终导致巷道的完全失；；糟砂质泥岩灰色，底部黑获色，块状，糊砂泥岩结构，含稳。植物限部化石．底部有泥岩，微台炭质10．445．9针对复杂应力下软岩巷道的特点，采用图2丁戊组石门大巷大弧板段柱状图多层次、多结构和多单元的综合支护体系，基于软岩岩石力学及锚注支护和注浆加固机理，以调动和提高围岩自身强度为核心，以改变围岩的力学参数为切入点，通过

7、技术手段，激活围岩体内的裂隙与解理面使其拓展，主动诱导围岩体内应力泄出，并为稳定注浆胶结围岩造就匀密、顺畅的通道，成功施行动态注浆，从而实现多层次立体支护体系。通过多层次锚杆、注浆锚杆和注浆胶结后的围岩，形成以围岩本身为支护依托的重造组合体，提高围岩自身强度和承载能力，保持巷道长期稳定，为矿井安全生产提供可靠保障口]。2．2支护对策与技术关键①预控，加大松散围岩清理力度，合理图3石门大巷(网格填充部分)布置情况扩大巷道毛断面；来越大；②严把支护的第一道工序强韧封层的设④多次扰动造成围岩应力释放，使这一计和施工，确保后续各支护单元的支护功能区域围岩压

8、力高度集中，进一步加大巷道支充分达到容错集成的支护功效；护的困难。③强化泄压槽技术要求，合理选择泄压经研究决定，采取多支护