深部软岩巷道支护技术研究.docx

深部软岩巷道支护技术研究摘要：随着矿井开采深度的增加逐步向深部软岩巷道转型如何有效合理的控制深部软岩巷道的变形是亟待解决的问题。通过分析车集煤矿28采区轨道下山巷道变形的原因提出锚网索喷+36U型钢可缩性支架+壁后注浆+施工卸压槽支护技术。工程实践表明该技术在深部软岩巷道能有效控制巷道变形其技术经济效果良好。关健词：深部软岩围岩支护中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1007-3973（2013）004-021-02河南煤业化工集团车集煤矿28轨道下山属于深部软岩巷道围岩主要以泥岩、砂质泥岩和粉砂岩为主。巷道为直墙半圆拱形断面净宽4.5m直墙高1.4mS净=14.2原采用锚网索喷支护技术顶帮锚杆均采用2000mm高强左旋螺纹钢锚杆锚杆间排距为8000mm拱部布置3根18.900mm锚索间排距1.5？.4m全断面铺设6mm的冷拔点焊小眼钢筋混凝土喷射厚度为150mm。在掘进过程中出现巷道变性大巷道变性速度快等现象服务年限40年的巷道在成巷1年左右出现了大范围的浆皮脱落、断面缩小等破坏现象并且开始返修极大影响了矿井的正常生产。1巷道破坏原因分析（1）巷道围岩岩性差。28轨道下山揭露的岩性为泥岩、砂质泥岩和粉砂岩岩石强度较低遇水易膨胀岩石裂隙较发育围岩完整性差自身承载能力不强。同时在爆破等施工过程中围岩裂隙进一步扩展并产生新的裂隙导致巷道围岩整体抗压强度进一步降低。28轨道下山综合柱状图如图1所示。（2）巷道围岩应力水平高。由于巷道埋深大位于-814～1000m的范围同时巷道断面大巷道掘进后围岩的原岩应力平衡状态被破坏围岩应力以压应力为主在巷道两帮及拱部容易出现应力集中导致巷道顶板下沉、两帮挤出变形。（3）原巷道支护强度不够。巷道支护的对象是除松动圈围岩自重和巷道围岩的部分塑性变形外还有松动圈围岩的碎胀变形并且后者往往占据主导地位。巷道掘进后围岩具有较强的流变特性单纯的锚网索喷支护难以控制巷道围岩的强烈变形从而导致支护失效。2支护方案设计2.1锚网索喷作用机理分析锚网索喷支护可在巷道掘进后立即提供连续的支护抗力这样就能够充分地利用端部支承作用限制变形的发展阻止围岩进入松驰状态的趋势。由于喷层厚度一般较小（10-15cm）且初凝时间较短凝结后即产生结构作用并显示出其蠕变特征。而锚杆则在发生较大变形后仍能保持其相当大的锚固力甚至可以随被加围岩作整体移动。因而锚网索喷支护有效地控制延性流变岩体的变形它可以容许围岩有一定变形而避开应力峰值从而最大限度的提高围岩的自承能力；同时锚网索喷支护具有很大的可调性能够较好地调节支护柔性与支护抗力之间的关系使两者在共同变形中取得平衡。2.2U型钢可缩性支架作用机理分析U型钢可缩性支架不仅具有可缩性且有较高的初撑力和支撑能力作用在支架上的压力和围岩的变形量呈反比关系可缩性支架可以吸收围岩的变形能随着围岩的变形而伸缩较好的适应围岩变形直至围岩稳定即在一定条件下使用可缩性支架后支架上的荷载相对减小、调整使支架的受力状况得到改善提高巷道围岩的支撑力减缓巷道的变形使围岩由二向受力状态变为三向受力状态进而提高围岩强度。2.3壁后注浆加固作用机理分析利用注浆手段在巷道壁后进行充填加固使围岩由注浆前的无约束松散状态改变为注浆后的完整状态使围岩变为具有抗压、抗拉、抗剪切、抗扭曲等适应复杂应力、应变状态的支护体同时注浆后浆液可以将巷道围岩内部的裂隙、空隙充满能够将破碎的围岩胶结成为稳定的整体阻止了围岩与岩层中的水、空气相接触防止了软弱岩石因风化作用和吸水膨胀弱化而发生失稳并为锚杆、锚索提供锚固基础提高锚固力提高支护效果。2.4施工卸压槽作用机理分析巷道周边围岩应力的降低以松动圈的扩大为代价深部岩体处于三向应力状态围岩应力较大。在应力增高区内岩体形成自承结构承受巷道掘进过程中引起的集中应力。同时在它的自承和保护下又使卸压区内的岩体得以保持稳定。另一方面结构和完整性并未遭到完全破坏的卸压区的围岩仍然存在一定的残余强度并向岩体自承结构提供侧向约束力增加岩体自承结构的强度和稳定性从而使围岩稳定性得到显著提高。在巷道永久支护结束后前移耙装机之前沿巷道中心爆破松动开挖一条深1m宽1m的卸压槽；卸压槽采用碎矸填平矸石之间要疏松不得压实填平之后铺设轨道前移耙装机。在巷道围岩中开槽不仅使应力集中向巷道深部转移巷道处于应力降低区卸压槽还为巷道围岩变形提供了补偿空间从而使巷道变形量减小。28采区轨道下山支护断面图如图2所示。3支护效果根据在已掘巷道内每间隔40m设置一个测点利用“十字观测法”监测