白音查干煤矿软岩巷道支护探究

1、白音查干煤矿软岩巷道支护探究石油矿藏论文白音查干煤矿软岩巷道支护探究嵇常林(中煤科工集团沈阳设计硏究院有限公司,辽宁沈阳110015 )摘 要煤矿软岩巷道支护问题是井工矿生产中的一大难题。通过对白音 查干煤矿东翼带式输送机大巷软岩支护存在的主要问题、支护的基本原则、支护 方式和结构的选择加以分析硏究,提岀采取锚杆锚网喷+u型钢棚+砌雀+反拱 的巷道联合支护方案，并在实践中加以应用，取得了良好的效果，具有一定借鉴 意义。关键词软岩巷道；围岩；应力；联合支护0引言软岩巷道支护是我国煤矿生产的难题。巷道开挖后就岀现严重变形甚至发生 破坏，增加了支护成本，影响了正常的安全生产活动。软岩巷道具有以下特征

2、: (1 )围岩变形有明显的时间效应；(2 )顶板下沉量大、容易冒落,底板容易产 生鼓起，并伴有两帮剧烈位移；(3)围岩变形对应力扰动和环境变化非常敏感。11工程概况白音查干煤矿年生产能力0.6mt，采用立井开拓，煤层平均厚度4.11m,属中 厚厚煤层。本井田顶底板主要为胶结程度较差的软弱岩类，尤其是细中粒级以 上的砂岩胶结程度更差，钻探取芯皆为松散沙状。岩相变化较大，含水层结构较 复杂,松散、软弱层厚，含水层较多,分布广,压力水头高,故本区工程地质类 型为一类三型。各类岩石平均抗压强度分别为：褐煤8.51mpa ,泥岩(炭泥岩)3.01mpa ,粉砂岩3.11mpa ,细砂岩2.40mpa

3、,粗砂岩2.55mpa ,玄武岩 4.0mpa z角砾岩5.54mpa0此外z泥岩、泥质粉砂岩本身虽然不含水或含水微 弱，但都具有遇水膨胀的特性，据试验，泥岩膨胀率0.80 1.65% ,煤层顶底 板及层间夹石以泥岩、粉砂岩居多,如果不被水浸泡，坚固性较好，但遇水后易 出现变形，造成底鼓、片帮、顶板塌落等工程地质问题。2软岩巷道支护的主要问题东翼带式输送机大巷设计长度1178m ,直墙半圆拱形z巷道设计净宽度 3.5m ,净高度3.05m。东翼带式输送机大巷围岩主要为胶结程度较差的软弱岩 类，尤其是细中粒级以上的砂岩胶结程度更差。围岩胶结程度差，整体力学性能 差，承载能力低，是巷道失稳的主要问

4、题。由于胶结程度差,结构松散，围岩松 动压力、变形压力大，初期来压快，且伴随着巷道开挖始终存在着。此外，在巷道开挖过程中遇到含水层较多、含水层结构复杂、压力水头高， 遇水易出现变形，导致巷道围岩软化，围岩整体力学性质降低，围岩承载能力降 低，引起围岩膨胀，易造成片帮和底板鼓起。3软岩巷道支护的基本原则软岩巷道支护应从整体性、结构性、全面性、有效性和实效性原则出发，以 主动支护方式为主体,实现对软岩巷道变形的有效控制，具体如下:是要使支 护与围岩实现共同作用，保证所有锚杆均可发挥可靠的锚固作用，与锚杆控制范 围内的围岩形成一个整体;二是通过加强锚固或增加锚固深度保证支护结构整体 应力状态的均衡，

5、避免因局部应力集中引起的支护结构局部失稳破坏；三是要加 强巷道顶板、底板和围岩的支护，形成全断面支护结构；三是充分考虑复杂条件 下破碎围岩锚固及注浆加固后存在的流变效应，从而使支护结构长期稳走。最终,要保证支护具有刚度、强度,且能长期有效的保证完整性。24软岩巷道支护方式和结构的选择针对白音查干煤矿东翼带式输送机大巷为软岩巷道的情况，决定对围岩活动 采取多种方法进行监控监测，以便为巷道支护方式和结构选择提供科学依据。白 音查干矿井采用每50m布置一个测点，监测巷道顶板下沉量、底鼓量，两帮收 敛量的变化。在围岩破碎或者地质构造地带根据实际情况采取加密测点。通过对 测点的观测，对收集数据的分析,对

6、巷道围岩变化规律的总结，决定采用以下支 护方式和结构：(1 )全断面封闭支护。在巷道开挖后，采用锚杆支护提高围岩强度，把岩 块联合成整体，改善围岩力学性质,提高围岩的自稳能力。随后，巷道围岩表面 进行挂网、喷射一层50mm厚的混凝土，在巷道周壁上形成保护层，减少环境 对围岩表面的破坏，防止围岩新暴露面风化吸潮，还可防止个别离层和松动岩块 突然冒落，对围岩进行加固。(2) 采用u型钢棚加强支护。为应对软岩巷道变形大特点，且允许围岩有 定的变形以发挥围岩自承能力，限制围岩发生大的变形移动，决定选用刚度适 宜、具有一定柔性活可缩行的25u型钢加强支护。(3) 二次支护。在松软岩层中采用一次成巷立即封

7、闭围岩和构筑永久支护的施工工艺，往往收不到应有的效果。为了保证巷道较长时间的稳定和服务期的 安全，在围岩变形稳定后必须进行二次支护，给巷道围岩提供最终的支护强度和刚度,并起到安全储备的作用。二次支护的关键是支护时间，应该在一次支护巷道围岩变形稳定后进行。东翼带式输送机大巷在开掘20-40d ,围岩变形速度小于0.05mm/d.变形时间曲线岀现稳走平稳时，视实际情况采用混凝土砌確支 护进行巷道的二次支护，砌琏厚度不小于300mmo(4) 底鼓的治理。东翼带式输送机大巷底板围岩强度低，遇水易变形，底 鼓严重。实践证明带底拱的全断面支护在松软岩体中是克服底鼓的有效措施。东 翼带式输送机大巷采取帮底联

8、合治理，使底拱两端压在墙下，与墙合为一个整体, 底拱采用底板混凝土拱及可缩性钢拱架组合支护。(5 )支护材料与支护参数。锚杆采用018mmx2100mm高强螺纹锚杆， 尾杆设麻花锚固段，一块树脂药卷端锚配合砂浆全锚,锚杆与顶板岩层成45° 角，与底板岩层成45。角，锚杆间排距800mmx800mm ;支架采用25u型钢 制作，支架间排距0.8m z拉杆采用20mm圆钢制作，拉杆两端切成螺栓;底 拱为防治底鼓，在底板设置钢拱架，用25u型钢制作，并与巷道支护支架结为 o5结论白音查干煤矿东翼带式输送机大巷通过以上支护方式有效的控制了软岩巷 道的变形。其中，锚杆锚网喷浆支护技术通过锚杆的作用将软弱松散的围岩组合 成组合拱或组合梁，加上锚网喷浆支护，提高了围岩的承载能力，增加了围岩稳 定性,u型钢棚的使用实现了刚柔并济的支护原则z让围岩有一定的变形量”保 证围岩自承，也提高了支护强度，加上二次砌確支护和针对底鼓的带底拱的全断 面支护技