煤矿软岩工程地质问题

煤矿软岩工程地质问题第一节软岩工程概况第二节膨胀岩的成因与属性第三节软岩的工程分类第四节软岩工程围岩破坏规律第五节软岩基本力学性质第六节软岩膨胀试验第七节煤矿软岩巷道底鼓的防治

煤矿软岩浸水稳定煤矿软岩浸水碎裂煤矿软岩浸水泥化软岩巷道U型钢支护破坏（淮南）软岩巷道料石砌碹破坏（淮南）一、软岩工程的地质特征（一）原生松散岩体

1．沉积岩类松散岩体如砾岩、粗粒砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩等。

2．喷出岩类松散岩体如由火山灰形成的凝灰岩体。（二）次生松软岩体

1．块状结构

2．块裂结构

3．松散结构（三）岩体中的软弱岩层（四）膨胀岩（五）复杂地应力作用下的岩体第一节软岩工程概况二、软岩的定义

关于软岩的定义，迄今为止国内外学者对此仍存在着分歧。1981年在东京召开的“国际软岩学术讨论会”上，试图给软岩定义为“软弱、破碎和风化岩石”。从软岩工程的地质特征看，这种定义显然是有局限性的。由于受工程活动的范围和对工程岩体复杂特征理解的局限，关于软岩的定义名目繁多，各有异同。

(一)软岩内部结构和成分描述(二)软岩的力学指标描述(三)软岩的工程特征描述

综合起来可以给软岩下定义为：具有松、散、软、弱、易风化、崩解及膨胀特性的或在高地应力(包括复杂地应力)作用下围岩稳定性难以控制的岩体称之为软岩。

第一节软岩工程概况软岩试样自然定向片的X-射线衍射图谱:我国部分煤矿软岩矿物成分分析结果:

一、膨胀岩的成因类型及特征（一）沉积型泥质膨胀岩

1．石炭二叠系泥质膨胀岩在粘土矿物组构上，以伊利石为主，仅个别层位的铝土页岩和本溪统的中下部以高岭石为主，有效蒙脱石含量小于5％。属于强胶结和极强胶结，因而具有较高强度和耐风化性，不具膨胀性

2．上侏罗统——白垩系泥质膨胀岩统计分析表明，中生界泥岩中既有非膨胀性泥岩和微膨胀性泥岩，还有大量的强膨胀和剧膨胀泥岩，这是中生界泥岩与石炭二叠系泥岩的最显著区别。这些泥岩中蒙脱石含量有明显的时代规律性。三叠系及中、下侏罗统泥岩中粘土矿物以伊利石为主，蒙脱石含量小于10％。

3．下第三系泥质膨胀岩失水干燥后在水中呈泥状或碎屑状破坏，大多属较强膨胀和强膨胀泥岩，个别属于剧膨胀泥岩。

4．上第三系泥岩蒙脱石含量高、物理化学活性强；成岩胶结程度低，为弱胶结；水稳性差，膨胀性显著；强度低，风化耐久性差，遭受一次干湿循环作用便解体成泥状。第二节膨胀岩的成因与属性一、膨胀岩的成因类型及特征（二）蒙脱石化火成岩类膨胀岩

火成岩通常是坚硬岩体，当遭受热液蚀变作用持别是低温热液蚀变作用后，矿物成分转化，成为易于膨胀和风化的软弱岩体。

（三）蒙脱石化凝灰岩类膨胀岩

国内外大多数膨润土矿床部是火山灰（凝灰岩）成岩过程中脱硅作用的产物。其膨胀势随蒙脱石含量而变化，蒙脱石含量超过30％以上的凝灰岩的膨胀性是十分显著的。（四）断层泥类膨胀岩

断层泥常为绿色或紫红色．经风化后变为褐黄色。断层泥厚度由数毫米到数厘米、规模较大的可达几十米。断层泥具有吸水膨胀持性，特别是在低应力条件下，更容易吸水膨胀和出现强软化效应，因而成为膨胀岩的一种特殊类型。

第二节膨胀岩的成因与属性二、龄膨胀黑岩的辛基本铅属性（一贺）重拜塑性（二弦）崩股解性（三设）胀超缩性（四仓）触重变性（五笛）流皂变性上述5种软迹岩基北本属蜘性中融，重洗塑性乡丰是软坦岩的守基本堡属性泼，崩哀解和榨胀缩稻是环库境效淘应，数触变状性是缘瑞空间瓶效应迫，流叔变性果是时约间效件应。盒在实匹际工码程建在设过异程中谋，各痒种效肆应不肾可能净完全旱避免绕，往芹往是围多种漠效应曲的耦齿合，精不过扬有主垫次之原分而丢已。第二论节毫膨胀门岩的震成因她与属茧性三、后膨胀黎岩的促分级（一遭）膨债胀岩势的几罩个基惭本概仁念1．崩绒解的菊临界虫失水希量2．干睛湿交优替的霜活化糕作用3．膨创胀性丝式和成既岩时鹿代（二仙）膨图胀岩捆的分往级1．泥呼岩膨尖胀性前分级第二难节痕膨胀茶岩的务成因达与属译性三、毯膨胀姜岩的蜻分级（二骨）膨娱胀岩跑的分本级2．成赖岩胶舱结程很度分近级3．胶资结程瓦度和讯强度姿的关蛋系第二关节点膨胀暗岩的卡成因例与属共性四、俭影响感膨胀仍岩膨元胀的仍因素（一供）含涌水率牌与压隔力的敏关系岩石倡试验乐表明固，含释水率W随压株力σ不同宿而变高化。雾压力孤增高芳含水丘率急组剧降锣低，错当压下力达桐到一勉定程源度，内含水废率趋谢于定骂值。第二宜节李膨胀箱岩的描成因沟与属撞性四、重影响睡膨胀颤岩膨微胀的牵因素（二凳）含边水率耽与膨业胀力懂的关率系含水筐率和援膨胀倾力的慕关系喷与岩支性有则关，铁如鳞依片状吧页岩资是线屑性变结化，拢而粘碌泥岩名是非努线性达变化禾。大辞量试岩验结椒果表梨明，静含水叫率低丽则膨脏胀力悼大。雄随着够含水伤率增闸高膨趣胀力爽碱小泼，含抖水率清为30皂%时膨通胀力燃趋于崇最低爸值。第二哄节砖膨胀牺岩的保成因耻与属偷性四、贱影响府膨胀扬岩膨盐胀的晒因素（三睛）真愁密度慌对膨陷胀力铁的影府响随着刻岩石石真密诉度增积加，响膨胀倒力急泻剧增背加。哪单位系体积症内含粉蒙脱停石粘哀土矿色物成愧分的浑颗粒角越多则，积影蓄的免膨胀牌势能佣就越煎大，肌越容侍易产假生岩诸体膨动胀。第二爸节鸡膨胀缘瑞岩的依成因堵与属系性四、冻影响颂膨胀狱岩膨击胀的怕因素（四降）膨父胀的叮时间脏效应鳞片仗状页么岩初坝期膨鉴胀率承很大星，但敞很快孙就趋嚷于稳箱定，钱这与遗岩体蛙的松刑散破滩碎度捕有关凯。粘磨泥岩赤比较钱致密塘，尽缴管初骄期膨荡胀率杆较小年，但梳长时阿间不牛稳定牺，具雄有明网显的愤流变夫性。第二闯节深膨胀绳岩的统成因叹与属残性一、麦软岩吹工程剑分类智的研诵究概寄况中国件科学京院地究质所僻提出奴了“第泥岩马工程秘稳定凶性评头定标厦准”;于双抄忠教属授提玻出了见“煤仅矿巷侧道围摇岩稳笨定性姓工程书地质掌分类评”；陆家站梁教斤授提辟出了兰“岩通体属相性及原支架针稳定迷性的太综合复软岩果分类幅指标禁”；童方六庭教座授提站出了歇“巷晶道围舱岩松毯动圈截分类缺标准筝”；易恭悬酞教持授提穗出了薄“工母程类含比法宅围岩怜分类疫标准她”。第三折节贵软江岩的绝工程型分类二、宽软岩组分级笑国家团标准在《工程程岩体高分级涌标准》中，舒对软深岩多魄种特川性制躺定了册定性搬分级黑标准垮，具桌体如矩下：秤①软弊岩坚颠硬程繁度定团性划阻分标额准〔见表1-博7〕；②笋岩石毙风化岸程度婚：定熔性划夏分标待准（志见表l-陵8）；涨③岩芦体完洽整程博度定胶性划胖分标旧准（亲见表1-叶9）；尊④岩弊体结祥构面叉结合稍程度产划分班标准醉（见裙表1-物10），摊见教容材p1跳8-拘19。第三尾节脊软选岩的援工程穗分类（一优）岩俘石单牢轴饱渔和抗剂压强腊度的娘确定（二白）软贿质岩美坚硬熔程度优与Rc的对援应关连系二、苏软岩妈分级毕国家鉴标准第三传节天软虫岩的王工程修分类（四惨）岩扭体完幻玉整程最度与KV的关粘系（五芹）特标殊变疫形破坐坏特俱性的腊岩体标分级（三付）岩贤体完解整程锄度的单质量句指标岩体咬完整彻程度芹的定泄量指衣标应驶采用摔岩体欲完整卫系数火（KV），KV应采欲用实布测值属，当前无条凶件取吊得实姑测值缎时，纹也可括用岩军体体尚积节诞理数(Jv)．按桃表l-嗓12确定配相应皇的KV值。三、拨软岩还强度兴分级趁的定怜量指状标第三盗节芦软邻岩的红工程本分类（二谋）软防岩工异程分图类定呼量指滴标（三使）粘曲土矿涨物的依结构弯与特去性（一梅）软患岩水挤理性迅的定裕量分锤级标潜准煤矿摊软岩胜粘土崇矿物抱--音-蒙却脱石煤矿衔软岩羊粘土败矿物喘--猴-伊复利石四、牢煤矿搞巷道侧软岩穗分类全建议第三盒节肝软浸岩的猛工程厦分类煤矿宽巷道宿软岩疫分类徐指标四、桨煤矿共巷道校软岩拌分类珠建议第三巡寿节羞软爪岩的详工程份分类煤矿乐软岩包巷道剪前期蹈、后棋期综陷合分可类判侨别建议友支护塞方案景如下醉：第Ⅰ类：秆采用劣可缩免性支护护或峰锚喷额网支屯护。第Ⅱ类：额先柔皆后刚哗，及坛时封药闭围殃岩进悟行全岗面支惜护。第Ⅲ类：旱采用样多层峡复合掌支护给。四、巡寿煤矿凡巷道传软岩史分类断建议第三薯节谁软饶岩的旬工程务分类对不叮同软半岩属墙性，努采取亦相应雾的支众护对狼策(1糟)对松泉散破叨碎围搭岩，颜在巷以道推罗进时板，应际注意膜防止气顶部村岩体阻的冒遍落，衬加强底巷道科顶板酱管理胀。(2签)对塑妇性流虏变围广岩，朱最好者采用面圆形计可缩煎性支禁架结吸构。(3辽)对膨摄胀围盗岩，葬掘进偿后支陡护应戴及时蹄封闭违围岩赛，做万吸水膀的防拨治工筝作。(4辈)对高皆地应抓力区咸的围线岩巷扶道应取尽量吧避开尿，实描在避仿不开喇的，诊应采续取卸吹压、黑让压隙等措广施。一倒、软虚岩工永程中降围岩盟的变瞧形特剥点第四缸节宰软边岩工仪程围爬岩破廊坏规雪律（一认）变假形量挠大（三穷）变遍形持弯续时当间长（二会）变膀形速引度快（四合）软江弱围筐岩流顷变的唯基本鸡模式Ⅰ—匙—流变灾稳定已模式验，也汇可称很为有遮效支线护模境式。罢这种迫模式椒的特怜点是铅：围伪岩的捕变形止速度景随时触间增较长不巴断衰并减，咐并起武步趋妨定。Ⅱ—侄—流变殿稳定机启动土模式泽。这探种模句式的依特点骑是：拦首先请，围即岩变跳形速递度随荒时间控增长燥不断触衰减寨．并取趋于伪零。慎但是贴．当阵受到捐外部习作用宪力或喜其它灶环境者变化(如水)作用日时，符围岩但变形姿会再紧次启顿动。Ⅲ—贝—长期刷流变斩模式勿。这协种模较式的浇特点庙是；能在工毁程开赌挖后重的初屡期，烈围岩港变形轮速度雷较快斑，经箭一段疾时间脏后变详形速耳度会捡有所卫收敛隐，但著变形宾总不魔停止助。这刊是软堪岩工永程中殃员常哀见的蜓一种锐模式嫁。Ⅳ—座—流变牛破坏照模式御。这日种变伍形模各式的膜待点扩是：鉴围岩吗变形场速度鸦随时鄙间增吗长不阅仅不塘收敛趁，相连反会项不断歉增长吉，往训往是退以围纠岩失婚稳、皮工程另破坏晶为结设局。刊这是亚一种怜完全姨失控逆的围侵岩变叫形模惊式。二、衫软岩携巷道礼围岩稠变形遵与支当护的埋关系（一两）支邀护的搅受力押方向（二灭）围喉岩变办形与刊支护侧刚度（三那）围脾岩初瞎始变旁形期其与支施架刚虑度（四泛）支抄护刚岁度与嗓实效第四期节老软先岩工茄程围层岩破泉坏规邀律三、陵软岩布巷道题破坏拌的基竖本形蛾态软岩豆巷道急的破膜坏与革变形猪相来除压方满向相译对应告，可拴分为钢三种暑基本吊形态附．即顶板者冒落持型、绕两帮支坍塌跨型和率底部披隆起锻型。这出些破浴坏形申态在类实际搭工程义中处语处可料见，恐一般守入断缩慧面严肝重破蛋坏往鲁往是感三种摊基本舍形态隐的综洽合结敲果。无论皮是顶融、帮沿还是炕底板奏破坏裳，从赠破坏嗽机理亿上分绣析，亩总是想包含炎在三钓种基抚本破完坏模肢式之视中，飘即挤笑压流史动破往坏、罪挠曲烛褶皱锋破坏岂和剪巨切楔蝇块破丙坏。(1克)挤压傲流动撒破坏揭。这台冲形颗式的聋破坏航是由著于巷挽道周闷围局志部岩驼体中际存在凑应变绝软化百区，翼工程米中也亿称松刑动圈雀。(2纪)挠曲奥褶皱后破坏恢。这迷种破峰坏是岔出于暂垂直摘于层倒理方贡向存户在三搬条主饰裂纹迎，使糊连续两的岩北层断樱裂成陶两挤待压铰页接块亏向巷茎道内诵突出咬。(3蛋)剪切蚊楔块络破坏辈。这练种破芳坏是金由于惕软弱竖岩层沾分层共较厚站，岩较层受俘到两铸条正忘交剪膜切裂茂纹切盲割而坛成楔确块型益三角部块向削巷道殊内突涉出。第四口节驼软伯岩工拾程围鼻岩破晕坏规康律第五弓节刑软吓岩基仙本力般学性室质第六拒节留软席岩膨贯胀试斧验(自学)一、朋软岩稳巷道减的底凤鼓据不阻完全丹统计汽，我虾国仅终总长挡约60爱00到0k插m的煤甜矿巷羡道每锯年巷当道维乓护费斩用就只高达10多亿解人民录币，箭其中愚底鼓烟引起狼的维捐护量聚约占狱巷道创总维绝护量厅的50％。吩某些康矿井1m巷道执维护隙费用凤竞高叠达数夫干元灶甚至扔万元袍以上炕，为扎了治饲理底耐鼓花缠费了压巨大房诚的人泉力、屈物力浊、财砍力。底鼓雷现象脏是巷永道围任岩稳俘定性树课题炒中的躺特殊亮问题示，长狗期以老来在名地下迟工程甚围岩风稳定遵性理母论和温实践狠的探久索研智究中款，无突论是20年代逝古典赞的压饮力理流论，40年代小的塌次落拱蹄理论碗，还职是60年代听以后绕考虑播围岩井节理候、裂唤隙及辉流变色性质燥的支谊护一派围岩呀共同快作用御理论火，等掏等，套人们野的注没意力节主要客是在谱研究析如何树有效推地支拥护巷米道的西顶板枪和两晕帮围镰岩，这使其摧不破扑坏和腔不发拼生较材大的震位移串以至另跨落怖上，精而对寄底板歼是否拳稳定倾未给贱予足芹够的土重视持。软岩混巷道矛支护机理论娱和技免术是研国内厘外公染认的漫尚未列解决继的岩幼土工多程难狭题之界一，肿近年崇来关开于软胖岩研浓究的障国际胜国内腔学术洲会议居频繁葱召开捡。而脖要攻减克软蔽岩巷窃道支砌护的阳难关劝就必遵须首炎先研丛究底甘鼓的顷饥理钩及其红防治贡措施件。第七点节性煤夺矿软高岩巷袜道底具鼓的魔防治二、金巷道望底鼓落的防权治目前谈，用积于防补治巷山道底子鼓的愉方法驾主要得有封闭敢式支闸架、悠混凝赚土反喊拱、阵卸压逗法等。第七休节骡煤栏矿软打岩巷头道底匪鼓的誓防治(一)底板属锚杆在底滔板打确锚杆摔有两描个作节用：扔其一起是当淡底板云为层森状岩育体时肺，可觉以把材几个西岩层省连接愁在一缩慧起成飞为组超合梁烟，这旅样既摄增加贤了岩饭层的县抗挠断曲褶井皱能裹力，衣又增臭加了拖岩层只之间橡的抗独剪切酸能力页；其夏二是帆当底晌板为系碎裂籍岩体攻时，胡使用牲摩擦啊式锚钱杆(例如电管缝剃式锚打杆)可以晒对围击岩施唯加预战应力芹和摩斑擦力民，从昨而提尘高岩趁体的战承载丑能力训和减草小巷秆道底借板的怜破碎殃程度贯。因腔此，梅当底孔鼓主筹要是故由于承底板拼为层输状岩甚层，厌在平被行于等层理锯方向锣的压腰力作稀用下还产生纱挠曲滑褶皱缩慧时，规通过详打底辱锚杆辛来防株治底暴鼓可插以取组得良吧好的牧效果都。当尽底鼓拼主要赖是由请于底眯板岩觉层碎齐裂松估软，反在两葱帮的痰压力宾和采奇场应映力作霉用下株挤压壮流动赤时，病打底厌锚杆纱只能耻是在姿安装刑锚杆法的初写始阶惹段可忌降低保底鼓涉速度已，推俯迟卧电底时勇间，显但不物能从习根本均亡防池治底删鼓。综合斩国内疏外使偿用锚凝杆防涨治巷巧道底毒鼓的锣经验挡可得僻如下宵结论慈：(1缠)影响须使用馆底板锅锚杆惹防治龄巷道侍底鼓浅成败吴的因桂素很私多，偿目前弄仍处胖于研令究试泄验阶厕段。(2指)底锚沈杆控凉制底堆鼓成稼败主写要取委决于厨底板衔岩层矛的性升质，狮当底要板为优中硬辞层状瓜岩体圆时易颠取得耗成功游，当个底板造为碎足裂松盗软岩棋体时巾失败氧居多叼。(3矩)锚杆涌的长摇度应克使锚耳杆能势穿透膀全部惕可能透鼓起那的岩框层，劣短锚裳杆难衰以阻棕止底隙鼓。很相似盏材料抽模型约试验步和井缓下矿永压观令测结召果表珍明：梨板岩蚕层鼓刮起的压深度猛一般甩为巷每道宽奴度的(0逼.7粗5-产1)倍、领因此译宽度绣为5m的巷夏道，照必须拾采用粱长度4-婆5m左右椅的锚咸杆，来由于泛打底翁锚杆势施工培工艺瓣复杂桶．目搜前在姿国内在还很镰难实冒施和孟推广星。二、吃巷道栽底鼓姥的防缝治第七勤节停煤搏矿软束岩巷巧道底孕鼓的锁防治（二药）底权鼓注疲浆通过恢注浆教来加厕固破车碎的南底板兴岩层照，提裕高其森抗变扎形能首力，乘以阻崇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