u型钢棚新型支护在软岩交叉巷道中的应用

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1、U型钢棚新型支护在软岩交叉巷道中的应用该文简述了交叉巷道的新型支护方法，在U型钢棚支护的基础上采用注浆、加打锚索的方法有效解决了软岩顶板条件下交叉巷道使用锚网喷无法施工的难题，为类似条件下的支护方法选择提供了参考。关键词软岩；交叉巷道；新型；耦合；机理中图分类号：TD353文献标志码：B文章编号：1009-0797（2012）04-001803在煤矿生产过程中，交叉巷道难以避免，巷道上覆围岩为泥岩时，采取何种支护方式成为困扰很多煤矿的难题。鲁西矿业有限公司在掘进交叉巷道时采用高抗可阻U型钢棚基本支

2、护，并在此基础上打锚索、注浆，经过2个月时间的支护效果观测，两帮、顶板移近量趋于稳定，支护效果良好，为以后解决类似问题积累了丰富经验。1概况鲁西矿业有限公司下组煤工程进展顺利，施工爆破材料发放硐室1个月后，仓顶联络斜巷开始掘进。爆破材料发放硐室回风道掘进宽度2.6m，掘进高度3.0m,仓顶联络斜巷掘进宽度2.8m，掘进高度2.8m。爆破材料发放硐室回风道以26°起坡施工25.48m至上平巷，上平巷施工38.76m再变坡施工下山25.29m,接着施工平巷4.29m与回风石门贯通。爆破材料发放硐室回风

3、道平坡段在仓顶联络斜巷上方平均间距4.46m见图1图1交叉巷道上下位置图仓顶联络斜巷上方围岩依次为泥岩、泥质砂岩、粘土岩、中细砂岩，以泥岩为主，岩层节理裂隙极为发育，遇水泥化、膨胀，岩体本身的强度较低。仓顶联络斜巷附近巷道密度大（见图2），与胶带石门、轨道石门间距平均28m左右，间距较小，由此产生的支承压力相互叠加，仓顶联络斜巷处应力比较集中，在高应力作用下交叉巷道处顶板极易屈服破坏。仓顶联络斜巷与爆破材料发放硐室交叉位置处的巷道支护成了影响安全生产的难题。图2交叉巷道平面位置图在以前遇到类似情况

4、时，仅仅采用U型钢棚基本支护，巷道围岩变形大，返修次数多，浪费物料严重。采用简单的U型钢棚支护，U型钢棚受挤压后变形严重，出现了棚梁压弯、棚腿扭曲、底板鼓起等等情况。经过分析研究，决定采取U型钢棚基本支护，打锚索、喷浆、壁后注浆、底板注浆的方法。这种方法既煤矿现代化2012年第4期总第109期18能通过注浆加固技术将破碎岩体结构面重新胶结，提高岩体自身的完整性和自承能力，又能发挥U型钢棚的柔性让压作用，形成具有自稳能力的承载结构。2作用机理分析2.1围岩破坏机理（1）仓顶联络斜巷交叉处顶板主要为泥

5、岩、泥质砂岩，两种岩石强度低，存在很多层理和弱面，自承能力差，自稳时间较短，具有高饱和吸水性、较强的膨胀性和流变性，且抗干扰性弱，不能承受较大的压力。（2）岩石强度的高低是一个相对的概念，它与地应力紧密相联。如果岩体强度低，但地应力绝对值也低，就表现不出软岩特征。仓顶联络斜巷与爆破材料发放硐室交叉处受邻近巷道掘进的影响，其围岩承受较高的集中应力，从而使围岩由稳定状态过渡到软岩状态。2.2U型钢棚新型支护作用机理（1）高阻可缩U型钢棚支护因其具有很高的承载能力且具有可缩性，在高应力软岩巷道中得到广泛

6、应用。U型钢棚属于被动支护，在软岩巷道中仅仅使用U型钢棚，无法实现支架与围岩的耦合。耦合支护是一个过程，其特点是最大限度发挥围岩的承载能力，控制围岩变形和促使巷道稳定。（2）U型钢棚与顶板结合部用背板充填，并辅以喷浆手段，可以将结合部位充填密实，改善钢棚与围岩的相互作用关系，充分发挥U型钢棚拱部的支撑作用，避免偏载对支架承载能力的影响。（3）使用捷马公司的鸟窝锚索能够大大提高锚索支护系统的安装应力，能充分发挥锚索系统主动支护作用，减小围岩松动圈的半径。同时保证锚索的锚固点在稳定弹性变形区内，减少拉

7、应力区，充分发挥围岩的自承能力。在U型钢棚棚腿上凿眼打锚索（见图3），锚索在一定程度上可以阻止U型钢棚的滑移变形。图3U29钢棚加工图2.3注浆机理（1）注浆后将松软的岩体胶结成整体，从而可以提高岩体的强度，可以实现利用岩体本身作为支护结构的一部分。（2）注浆后使其作用在拱顶上压力能有效地传递到两墙，通过对两墙的加固，又能把荷载传递到底板。由于组合拱厚度加大，又能减小作用在底板上的荷载集中度，减少底板岩石中的应力，减弱底板的塑性变形，减轻底鼓，有助于底板和两墙的稳定，进而又能保持拱顶的稳定，从而保

8、证了整个支护的结构的稳定。（3）注浆锚杆本身为全长锚固锚杆，它可将多层组合拱连成一个整体，共同承载，提高支护结构的整体性。注浆使其支护结构断面尺寸加大，围岩作用在支护结构上的载荷所产生的弯矩变小，从而降低了支护结构中产生的拉应力和压应力，因而能承受更大的荷载，提高了支护结构与承载能力，扩大了支护结构的适应性，能均匀承受较高的动压作用。（4）可以通过底角注浆锚杆将一部分墙角荷载传递到比较稳定的底板深部，扩大了支护结构范围，且能限制巷道底鼓的出现，可将支护结构有固定铰支座演化为固定支座