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深部开采中软岩巷道的支护形式 第六图书馆 通过对软岩的性质、变形及破坏机理的认识,以及对深部开采的应力特点分析,对现有的支护形式进行比较,从而得出在各种 煤层赋存条件下使用不同的支护形式的技术和经济区别。通过对软岩的性质、变形及破坏机理的认识,以及对深部开采的应 力特点分析,对现有的支护形式进行比较,从而得出在各种煤层赋存条件下使用不同的支护形式的技术和经济区别。深部开采 软岩 支护形式煤炭技术张驰 兰永伟黑龙江科技学院,哈尔滨1500272007第六图书馆 第六图书馆 第 2 6卷第 8期 2 0 0 7年 8月 煤炭技 术 C o a l T e c h n o l o g y V0 】 ． 2 6． No ． 8 Au g， 2 0 0 7 深部 开采 中软岩巷道 的支护形式 张驰 ，兰永伟 黑龙江科技学院 ，哈尔滨 1 5 O O 2 7 摘要 通过对软岩的性质、 变形及破坏机理 的认识 ， 以及对深 部开采 的应 力特点分 析 ， 对现有 的支护形 式进行 比 较 ， 从 而得 出在各种煤层 赋存 条件下使用不 同的支护形式的技术和经济区别。 关键词 深 部开采 ；软岩；支护形式 中图分类号 T D 3 5 3 文 献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 7 0 8 0 0 4 7 0 3 S up p o r t Fo r m o f S o f t Ro c k Tu n n e l i n De p t h Po r t i o n M i n i n g Z HANG Ch i ，L AN Yo n gwe i H e fl o n i a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y - H a r b i n 1 5 0 0 2 7 - C h i n a Ab s t r a c t T h r o u g h u n d e r s t a n d i n g t h e p r o p e r t i e s ，d e f o r ma t i o n a n d d e s t roy i n g me c h a n i s a t i o n o f s o f t roc k s ，a n a l y z i n g t h e s t r e s s c h a r a c t e rs o f d e p t h p o rti o n mi n i n g，c o mp a rin g w i t h t h e n o wa d a y s s u p p o rt f o r ms，Th e d i f f e r e n c e o f t e c h n c l c g y a n d e c o n o mi c y t h a t u s e d i ff e r e n t s u p p o rt f o r ms i s o b t a i n e d b y a n a l y z i n g t h e e x i s t i n g c o n d i t i o n s o f e v e r y c o a l s e a m ． Ke y wo r d s d e p t h p o rti o n mi n i n g；s o ft roc k；s u p po rt f o r m O 前言 随 着煤炭 行业 的迅 速发展 ，我 国煤矿 的开采 正 向着深部开采发展。进入深部开采阶段以后 ，岩体 的应力近似于近水平应力状态 ，并且在深部开采中 由于地应力的增大 ，大多数的岩层性质都接近于软 岩 ，所以浅部开采中的支护方式 已经不能有效地对 巷道进行支护。根据深部应力的分布情况 ，应该采 取新 的支护 形式 ，或者 在原有 的支 护形式 上进行 改 进 。 1 软岩的性质 1 ． 1 软 岩定 义 1 地质软岩 强度底、 空隙度大、 胶结程度差、 受 构造 面切割 及风化 影 响显 著或 含有 大量膨 胀性 黏 土矿物的松、 散、 软、 弱岩层的总称。 作条件， 让技术工人直 接参 与施 工生产 ， 工作在一 线 ， 减轻工人劳动强度 、 增加安全保障。二是要创造 良好的用人环境。坚持“ 以人为本” ， 制定有利于优 秀工人脱颖而出的管理机制。三是要创造良好的人 文环境 。在流 动文化 的建设中特别注重 了人情 味 儿 ， 针对 职工 常 年在 外施 工 ， 家庭 聚 少 离 多 的实 际 ， 把职工家庭生活和嘱托分别制成 录像带或光盘 ， 送 给工人的家人 。四是要适 当地减少劳动分工。在煤 炭生产 中， 分工很细 ， 工作流动性很差 ， 科学研究发 现在一定范围内劳动分工程度的提高的确有利于生 产率的提高 ， 但当劳动分工程度达到一定程度后 ， 再 增加分工程度 ， 劳动生产率不升反降 见图 3 。 图 3 劳动分工程度 5 结 论 1 光面爆破可使掘出的巷道轮廓平整光洁， 便 于采用锚喷支护并且围岩裂隙少、 稳定性高， 有利于 减 少巷道 掘进 的收尾工 程 。 2 使用锚喷支护 ， 能有效地控制巷道变形 ， 为 围岩快速 掘进打下 坚 固的基础 。 3 采用机械化作业能提高岩巷掘进 的装载与 运输效率 ， 极大地提高了岩巷掘进速度。 4 改善煤矿工人的工作环境 ， 提高煤矿工人的 待遇 ， 能加强工人工作的积极性 ， 提高岩巷的掘进速 度 。 参考 文献 [ 1 ] 郭 焱冰． 让技工有一种 家的感觉[ J ] ． 施工企业管理 ， 2 0 0 6 ， 3 ． [ 2 ] 马其华 ， 等 ． 锚杆支护技术发展前景与制约因素 [ J ] ． 中国煤炭 ， 2 0 0 3 ， 7 ． [ 3 ] 刘刚． 井巷工程[ M] ． 徐 州 中国矿业大学出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 4 ] 钱呜高 ， 等 ． 矿山压力与 岩层控制 [ M] ． 徐州 中国矿业大学 出 版社 ． 2 0 0 3 ． 收稿 日期 2 0 0 7 0 4 2 8 ； 修订 日期 2 0 0 7 0 6 04 作者简介 张驰 1 9 8 5 一 ， 男 ， 哈尔滨人 ， 现就读 于黑龙江科技学院 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 4 8 煤 炭技 术 第 2 6卷 2 工 程软 岩 在 巷道 工程 力 作 用下 ， 能 产 生显 著 变形 的工程 岩体 。巷道工 程力是 指作用 在巷道 工 程 岩体上 的力 的总 和 ， 工 程软 岩 的定 义 揭示 了软 岩 的相对 实质 。 1 ． 2软 岩 的属 性 1 一 般属性 软 弱 ， 松散 破碎 ， 遇 水崩解 、 泥化 。 2 特 有属 性 强膨 胀 ， 强 流 变 ， 大位 移 ， 大 变形 量 ， 高地应 力 。 2 软岩 的变形和破坏机理 按 照软 岩的 自然 特征 、 物 理化 学性质 ， 以及在 工 程 力 的作 用下 产生 显著 变形 的机 理 ， 将 软 岩分 为 膨 胀变形软岩、 高应力软岩、 节理化软岩和复合型软岩 四种类 型 。 从 理论 上 分 析软 岩 巷道 围 岩变形 力 学机 制 ， 可 分为三 种形 式 ， 即物 化膨胀 类型 、 应 力扩 容类型 和结 构变形 类型 。 3 软岩巷道 的围岩变形规律 1 软 岩巷 道 围岩变形具 有 明显 的时 间效 应 。 2 软 岩巷道多表现为环向受压 ， 且为非对称性 。 3 软 岩巷 道 围岩变形 随埋深增 加而增 大 ， 存 在 一 个软 化临界 深度 ， 超过 临界深 度变形 量急剧增 加 。 4 软岩 巷道 围岩变形 在不 同的应力 作用下 ， 具 有明显 的方 向性 。 4 深部岩层 的应力特 点 1 随着 岩层开 采深度 的增加 ， 岩层 的应 力 状态 逐渐接 近与 近水平 应 力 状态 ， 岩 层 的地应 力 也逐 渐 增 大 。 2 深 部岩 层 中的巷 道 受 到采 动 影响 的范 围是 浅部 开采 1 ～2 ． 5 倍 。 3 深部岩层中岩体的力学性质发生了变化 ， 围 岩性质 发生 了 巨大的变化 。岩体 的单轴 抗压强 度增 加 ， 使 得岩 石 的冲击倾 向性增 加 ， 使得 支护方式 与 浅 部开 采有着 巨大 的不 同。 5 我 国 目前深部巷道支护 的类型⋯ 5 ． 1锚喷 网支护 锚 喷 网支 护 系列 是 目前 软 岩巷 道有 效 、 实 用 的 支护形式。根据围岩条件， 也可不喷射混凝土， 仅选 用锚 网 、 钢筋 梯锚 网、 钢 带锚 网支 护 ， 也可 二 次 喷射 混凝 土支护 。 5 ． 2 可 缩 性金属 支架 u型钢 可缩性 金属支 架具有 可缩 量和 承载 能力 在结构上的可调性 ， 通过构件间可缩性和弹性形变 调 节 围岩应 力 。 5 ． 3弧板支 护 在 软 岩 中可使 用 断 面 为 圆形 且 可缩 的碹 体 支 护 ， 能 防止水 的侵蚀及 风化 ， 可有效 地控 制底鼓 。 6 深部巷道 的现场实例支护 比较 6 ． 1 联 合支 护配合第 二次 永久支 护 某 矿 的三 水平下 山采 区轨道 下 山布置在 二叠 系 山西组 二煤层 的底板 岩石 中 ， 距 二煤 层 的距 离 在 1 0 ～ 1 5 m 。巷道 穿 过 的岩 层 为 二煤 层 下 部 的泥 岩 ， 其 岩性为 黑灰色 或 灰色 泥 岩 ， 胶 结程 度 差 ， 结 构松 散 ， 遇水膨 胀 ， 水浸 成泥 。 由于 构造影 响 ， 岩层 裂 隙极 为 发育 ， 放炮后极 易风化 垮落 。特点 ①巷 道变形 速 率 高 ； ②返 修量 大 ， 进度慢 ； ③ 巷道支 护维修 费用 高 。 处理方法 ①断面优化 ； ②破岩方式的选择 ； ③ 预 留刚隙柔层 ； ④初 次支 护耦合 参数设 计 ； ⑤ 二次 支 护耦合参数设计。 使用联合支护配合第二次永久支护 ①支护效 果明显 ， 根据实测资料， 围岩变形量为0 ． 3 1 m m／ d ， 这 比以往 的支护 方式 围岩 变形 量 减少 9 0 ％ ； ② 单 进 比 以往提 高 5 0 ％ 以上 ； ③ 一 次 支 护达 到 了 刚 度耦 合 ； ④二次支护达到了结构耦合 ； ⑤支护费用低 ， 经比较 和测算 ， 以前的巷道支护方式按 H次维修 架 u型 棚 计算， 比以前节约支护费用 2 3 0 0元／ m。 6 ． 2复合支 护配合 U型 棚 某矿自然地质条件为高应力、 极软岩、 强膨胀。 特别是综放面开切眼跨度大、 围岩变形快。综放面煤 层无伪顶 ， 直 接顶 为 2 5～4 0 m厚 的油 页岩 ， 易 风 化、 冒落， 难维护； 其底板为粉砂岩， 局部发育粗砂岩。 支护形式 为 U 3 6型 钢 椭 圆拱 形 棚 开 切 眼见 图 1 及半 圆拱形 棚 组 装硐 室见 图 2 ， 锚杆 、 挂 网、 刹木 拌、 喷混凝土的复合支护。为保证开切眼及组装硐室 的宽度， 防止棚腿受侧压作用而变形， 两侧棚腿打锚 杆锁紧 每根锚杆 的锚 固力 需达到 1 0 0 k N以上 。 图 1 开切 眼 支 护 断 面 图 图 2组 装碉 室支 护断 面 图 上述支护方案实施后， 开切眼及组装硐室的底 鼓基 本得 到控制 。巷道 经过 1 0 d 左 右 以后 ， 收敛 速 度基本趋于稳定 ， 高 收敛速度保持在 3 0 m m ／ d ， 宽收 敛速度保持在 4 m m／ d 。围岩变形量减少 了一半 以 上 。通 过一次 性 卧底 ， 即可 为综 放 面 设 备 安装 提 供 所需 空 间。 7 深部巷道支护需具 备的特点 1 深部巷 道 的地应力 较大 ， 所 以要 在原 有 的支 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 2 6卷第 8 期 2 0 0 7年 8月 煤炭技术 C o a l Te c h n o l o g y Vo I ． 2 5， No ． 8 AIl g ， 2 0 0 7 巷道底鼓机理及防治措施 赵杈 黑龙江科技学 院 资源与环境工程学院 ，哈尔滨 1 5 0 0 2 7 摘 要 随着矿井开采深度的增加及 地应力 的增加 ， 巷道底鼓成 为影响生 产的重要 因素。文章分析 了巷道底 鼓的 原 因 ， 提 出了防治巷道底鼓的主要措施 。 关键词 巷道底鼓 ；混凝土反拱 ；底板卸压 中图分类号 T D 1 6 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 7 0 8 0 0 4 9 0 3 Me c h a n i s m 0 f Tu n n e l Bo t t o m S we l l i n g a n d Me a s u r e s 0 f Pr e v e nt i 0 n a n d Ca r e Z HA0 Q u a n C o l l e g e o f R e s o u r c e a n d E n v i r o n m e n t E n g i n e e r i n g ， H e i l o n g j i a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， H a r b i n 1 5 0 0 2 7 ， C h i n a J Ab s t r a c t A l o n g w i t h mi n e p i t mi n i n g d e p t h i n c r e a s e a n d g r o u n d s t r e s s i n c r e a s e ，t h e t u n n e l b o t t o m s we l l i ng b e - c o me s t h e i mp o r t an t a t t r i b u t e o f i n f l u e n c i ng p r o d u c t i o n．I n t h e a r t i c l e，the t u n n e l b o t t o m s we l l i ng r e a s o n i s a ri a l y z e d，t h e ma i n me a s u r e s o f p r e v e n t i ng and c o n t rol l i ng t u n n e l b o t t o m s w e l l i ng a r e p o i n t e d o u t ． Ke y wo r d s t u n n e l b o t t o m s we l l i n g ；c o n c r e t e c o u n t e ra r c h；l e d g e r wall r e l e a s e o f p r e s s u r e 0 引言 我国是一个煤炭资源丰富的国家。据煤炭资源 开发 和资 源 保 护 研究 预 测 ， 我 国 总煤 炭储 量 中 7 3 ． 2 ％埋深在 1 0 0 0 m以下。 目前煤矿开采深度 以 每年 8 1 2 m的速度增加 ， 深部矿井 以每年 f 0 0 2 5 0 m的速度发展。预计在未来 2 O年 ， 很多煤矿 的开采 将进入到 1 0 0 0 1 5 0 0 m的深度。随着我国地下煤 炭的开采 ， 近些年来煤炭开采逐渐走向深部 ， 进而地 应力 相应 增大 ， 巷 道 底 鼓 问 题 日趋 突 出严 重 ， 从 而 暴露出很多影响煤矿安全生产的问题。过分底鼓而 使巷道条件变坏 的一个严重后果就是事故大 大增 加。因此 ， 研究巷道底鼓的机理、 预测方法及防治措 施等问题 ， 对于我 国深部资源开采 ， 建设高产高效矿 井 ， 提高人员安全保证 有着重大的理论意义和实际 应用 价值 。 护形式 上 ， 增 加支 护 的刚度 和稳 定性 。 2 深部岩层中的岩体多具有软岩性质 ， 并且有 较高的地应力 ， 所 以岩体具有 冲击倾 向性。应防止 发生冲击低压及煤和瓦斯突出事故。 3 防止巷道爆 破面不光滑 ， 巷道成 型不够 规 则 ， 岩面 凸 凹不 平 。 4 随着采 掘深 度增加 ， 应重视 巷道两 帮的支 护 。 5 由于深部巷道具有软岩巷道的特点， 所 以需 要增加对巷道底臌的防治。 6 加 强巷道 的 防水 效果 。 7 减少岩层的空顶时问， 以免岩层发生离层现象。 8 深部巷道 支护 目前有待解决 的问题 1 地应力对锚杆支护巷道的影响， 特别是水平 主应力 对巷 道 围岩稳定 有重 要影 响 。 2 确定支护合理强度的理论与技术 ， 控制深井 软岩巷道围岩大变形的关键是必须给围岩提供足够 的支护强度。 3 动压及困难条件下巷道支护。 4 深井“ 三软” 回采巷道支护结构受回采 的影 响 ， 变形十分 复杂 。 5 高应力软岩巷道维护是矿井深部开采 中所 面临 的主要 问题 。 9 结论 深部矿井的巷道维护是我国 目前研究的重要方 向， 但是由于各种理论体系还没有完善地建立起来， 所以对于深部巷道 的支护现在还处于一个实践分析 阶段。对于深部巷道的支护， 要结合软岩支护的理论 和深部大应力 的条件 ， 再根据各个矿的实际情况 ， 进 行具体的分析和比较 ， 最后确定出合理的支护方案。 参 考文献 [ 1 ] 钱鸣高， 石平 五． 矿山压力与岩层 控制 [ M] ． 徐州 中国矿业 大 学出版社 ． 2 0 0 3 ． [ 2 ] 袁亮 ． 深井巷道 围岩控制理论 及淮南矿 区工程实践c M】 ． 北京 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 3 ] 艾俊友 ， 王术有 ， 刘德义 ． 大断面软岩综放面回撤与安装新技术 [ J ] ． 煤矿开采 。 2 0 0 4 ， 9 ． 收稿 13 期 2 0 0 70 42 8 ； 修订 日期 2 0 0 7 0 6 0 6 作者简 介 赵权 1 9 8 2 一 ， 男 ， 长春人 ， 黑龙江科技 学院采矿 工程大三学生。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆