松软岩层巷道施工方法的实践与研究

1、松软岩层巷道施工方法的实践与研究    摘 要：在松软岩层中施工巷道，掘进较容易，维护却极其困难，围岩易破碎，易滑移冒落的不稳定岩层，但其岩石单轴抗压强度还是较高的。运顺采用锚杆+尾绳钢带+金属网+锚索联合支护可以有效的对松软岩层进行支护，达到理想效果。关键词：软岩支护; 围岩变形特征; 支护设计中图分类号：TD351. 引言松软岩层本身具有松、散、软、弱四种不同属性1。所谓“松”，系指岩石结构疏松、密度小，孔隙度大的岩层；“散”，则指岩石胶结程度很差或指未胶结的颗粒状岩层；“软”是指岩石强度很低，塑性大或粘土矿物质易膨胀的岩层；“弱”，则指受地质构造的

2、破坏，形成许多弱面，如节理、片埋、裂隙等破坏了原有的岩体强度，易破碎，易滑移冒落的不稳定岩层，但其岩石单轴抗压强度还是较高的。在松软岩层中施工巷道，掘进较容易，维护却极其困难。2. 软岩巷道围岩变形特征及变形量构成2.1软岩巷道围岩变形特征围岩变形有明显的时间效应。围岩变形具有明显的空间效应。软岩巷道不仅顶板下沉量大和容易冒落，而且底板也强烈鼓起，并常拌有两帮剧烈位移。围岩变形对应力扰动和环境变化非常敏感，软岩巷道的自稳时间短1。2.2巷道围岩变形量的构成其围岩变形量主要有以下三部分组成3：掘巷引起的围岩变形量；围岩流变引起的变形量；巷道受各种扰动引起的变形量U0 掘巷引起的变形；v0t0 巷

3、道流变量；ui 扰动和浸水引起的变形量- 2 -图1 软岩巷道变形曲线Fig1 Soft rock deformation3. 巷道赋存特征及工作面情况3.1巷道赋存情况表1 巷道地质条件Table 1 tunnel geologic conditions3.2巷道地质构造本区煤岩形态为一向斜。北二705 工作面处在向斜东翼，轴向330°，煤层产状北部225°10°，南部253°10°。本工作面东侧为F44断层，产状一般为70°49°H=030米。回顺两个探煤道都有实见点，控制可靠，对回采无影响。北部有一条F59断层，此断层

4、在北二705 运顺、切眼各有一处实见点。产状分别为100°48°H=65 米和73°48°H=12 米。此断层控制可靠，对回采影响较大。在工作面中部还发育两条断层，这两条断层在北二405掘进和回采期间都有实见，产状分别为70°51°H=75米和53°53°H=46米。对本工作面回采工作会有一定影响。另外，在北二705 回顺掘进过程中实见了4 条落差在15 米以下的小断层，对回采工作无影响。本工作面水文地质条件较复杂，上部的北二405 采空区在北二705 工作面掘进期间进行巷道倾角 翻修后巷道支护形式 翻修后巷道支护

5、规格3°6° 锚网、锚索、木棚。 SJ156顶 底 板 岩 性顶（底）板名称 围岩类别 硬 度 厚 度 备 注老顶 岩性以粉砂岩为主 4 2101米 深灰色，泥质胶结直接顶以粉砂岩、泥岩、炭泥、薄煤层为主35 444米 硬度小，易冒落直接底 以粉砂岩为主 440米 水平层理、层位稳定- 3 -了探放水工作，已经放出积水3500 立方米。但由于采空区中会有一定的补给水量，所以在回采期间应继续对北二405 采空区进行探放水工作。在北二705掘进期间共发生裂隙出水三次，其中回顺一次（701 米处），运顺两次（438米和940 米处），最大出水量均为每小时10 立方米。因此在 回采

6、期间两顺应备有排水设施。预计本工作面回采期间最大涌水量为每小时20 立方米，一般涌水量为10 立方米。3.3工作面基本情况表2 工作面地质条件及布置Table 2 mining geological conditions and the layout施工地点 N2705运顺 翻修长度 运顺约10425米坡 度运顺3°6°原支护形式 运顺采用锚杆+尾绳钢带+金属网+锚索联合支护。管路铺设运顺：风流方向左帮有给水、压风、排水、注浆、注氮管路各一条。原支护规格 运顺：拱 形：SJ=156设备布置运顺：转载机、破碎机和运顺皮带，沿线各抽水硐室及配电点。电缆布置运顺：风流方向左帮有N

7、2705工作面仟伏级电源电缆两根和皮带、绞车动力电源、通讯及保安区监测电缆。表3 工作面开采情况Table 3 fully-mechanized mining conditions水平、采区 北二采区-600水平 巷道名称 N2705运顺地 面 标 高 +75（米） 井下标高 运顺：-568-608（米）地面相对位置建筑及其它工作面地表平坦，一般高程在+75 米。地表大部分为农田地，南部为大孤榆树村，北部有一条矿区公路。（详见附图2 井上下关系对照图）井下相对位置对维修巷道的影响本工作面位于北二采区西部，东部为F44断层，北侧与大隆井田相邻，西侧为未采动区，南侧为采区准备道。工作面上邻近煤层4

8、-2 煤层，大部分已回采完。4-2煤层与7-2 煤层间距一般为5833米；工作面下邻近煤层9煤层，煤厚一般为346米，未采动。9煤层与7-2煤层一般间距为2603米。临近采掘情况对维修巷道的影响N2705运顺与N2706运顺之间预留煤柱为8米，所以在回采时巷道维修过程中，应尽量减少N2705 运顺硬帮的开帮量。- 4 -4. 巷道支护设计及研究4.1巷道维修及超前支护施工顺序安全确认、检查工作面作业环境、排除隐患、施工前准备开帮拉底翻铁棚备木棚打木棚两侧单体腿挂两排铰接梁，一梁两柱推移至端头支架前回铰接梁下单体腿和铰接梁端头支架形成对顶板的有效支护后回木梁两侧单体腿将回收的支护材料运至指定地点

9、清理工作现场2。4.2循环进尺（1）开帮：每循环进尺16米，最大空顶距18米最小空顶距02 米。（2）拉底：根据具体情况，拉底长 度必须 保证皮带队每圆班缩皮带尾的推移进度。拉底后的巷道高度必须达到措施要求。（3）挑顶：挑顶必须挑一架维护一架。每遍进尺08 米，最大空顶距为10 米，最小空顶距为02米。图2 巷道支护断面图Fig2 roadway support section4.3安装顶锚杆的操作顺序安全确认，排除隐患，找净帮顶浮石施工前准备，检查锚杆机是否完好，并注油、试运转确定锚杆孔位打锚杆到预定深度退出钎杆铺金属网装填锚固剂装锚杆安联接手搅拌药卷30 秒凝固不少于40 秒卸掉联接手安金

10、属托盘拧紧螺母按钢带孔位依次施工剩余锚杆4。4.4安装帮锚杆的操作顺序安全确认，排除隐患，找净帮顶浮石施工前准备，检查风煤钻是否完好，并注油、试- 5 -运转开帮后煤帮刷齐、找平确定孔位打锚杆眼到预定深度退出钎杆扫眼装入锚固剂装锚杆安联接手搅拌药卷30 秒凝固不少于40 秒卸掉联接手铺金属网安大拌头木托盘安金属托盘拧紧螺母图3 支护设计平面图Fig 3 supporting design plan4.5安装锚索的操作顺序施工前准备，检查锚杆机是否完好，并注油、试运转确定锚索孔位打到预定深度退出钎杆装填锚固剂装锚索安联接手搅拌药卷30秒凝固不少于40秒卸掉连接手上托盘安锁具按规程规定孔位依次施工

11、剩余锚索。安全确认，排除隐患施工前准备：清理工作现场，准备和接设所需工器具、搭设工作台、备用足够的支护材料上木梁（用不少于2 根10 铁线将木梁绑牢在顶板下的金属网上1）给木梁两侧单体腿系防倒链用小拌或大拌将木梁上刹严并接顶矫正棚距木梁两侧单体腿给足初撑力挂硬帮侧铰接，一梁两柱挂软帮侧铰接，一梁两柱，形成超前支护。- 6 -4.6打点柱的操作顺序安全确认，排除隐患施工前准备：清理工作现场、备足所需支护材料、接设液压注液枪立单体，穿铁鞋安木帽给单体注液加压，达到初撑力，系防倒链。4.7帮、顶锚杆（索）网支护技术要求表4锚杆（网）支护技术特征表Table 4 bolt (network) supp

12、orting technical characteristics5. 结论（1）在松软岩层中施工巷道，掘进较容易，维护却极其困难，围岩易破碎，易滑移冒落的不稳定岩层，但其岩石单轴抗压强度还是较高的。（2）运顺采用锚杆+尾绳钢带+金属网+锚索联合支护可以有效的对松软岩层进行支护，达到理想效果。（3）合理有效地组织可以提高掘进及支护的功效，在时间上有效地防治了松软岩层巷道的变形与破坏。参考文献1 东兆星，吴士良.井巷工程 M. 徐州：中国矿业大学出版社, 2006 年11月.2 范秋雁试论软岩支护的理论基础J.地下空间.1999年04期：4103 范秋雁,朱维申;软岩最优支护计算方法J.岩土工程学

13、报;1997年02期4 何满潮;煤矿软岩工程技术现状及展望J.中国煤炭;1999年08期种类规格(mm)间距 (mm)排 距(mm)外露长度(mm)预紧力(NM)药卷量(个)帮锚杆（等强）22×2200 800 800 4060 50CK2335×2+M2335×1顶锚杆（等强）22×2200 650 800 4060 100CK2335×2        +M2335×2金属网：800×6000 mm 托盘（球状）：120×120&#

14、215;8 mm 钢 带：4900×10（顶）- 7 -Soft rock tunnel construction method of research and practiceBing Sun , Fang PengLiaoning Engineering Technology UniversityResource and Environmental Engineering，liaoning，（123000）AbstractIn the soft rock tunnel excavation construction, maintain easily, butvery difficult to break easily, rock, the unstable sliding ground strata,but the uniaxial compressive strength or higher. The shipment by