软岩巷道施工与支护技术探讨

来源:用户上传      作者: 李峰杰

　　【摘要】随着开采规模的加大，矿井开采向纵深化的发展，软岩巷道施工与支护问题日益突出，一直严重困扰着矿井的安全生产。特殊条件下的巷道施工与维护问题已变得日益突出，并成为影响和制约我国煤炭工业发展的重要因素之一。采用常规的支护方法，已不能满足安全生产的需要。研究有效而经济的软岩支护方法是当前生产中急需解决的问题。在过采空区破碎顶板条件下采用马丽散注浆材料对破碎顶板进行加固使巷道周围形成一定强度的加固有效地控制了破碎顶板的垮落同时防止采空区老塘水涌出改善施工劳动强度缩短了施工工期取得了良好的经济效果保证了巷道的支护效果提高了安全可靠性。
　　【关键词】软岩巷道；支护；施工
　　【分类号】TD353
　　软岩巷道怎支护是个很棘手的问题，必须根据具体的工程条件进行分析，确定支护方案，难以在此解决你的实际问题。 总的来说，对于软岩巷道在设计时应首先合理确定断面形状，提高围岩的自身承载能力，可以选择拱形、马蹄形，底鼓严重的应选择圆形或椭圆形。设计的断面尺寸应预留变形量。 对于埋深较浅的软岩巷道，可选择锚喷或U型钢支护，并坚持新奥法的支护原则，注重再次喷射混凝土的时机。 对于大埋深的软岩巷道，应采用多种方式的联合支护，首先采用柔性支护，过一两个月后压力得到了一定程度的缓解，然后再进行刚性支护以控制变形量。
　　1、软岩巷道支护的基本原则
　　不少矿区的软岩巷道由于支护原则和支护方法不正确巷道支架屡遭损坏，巷道多次翻修而仍然很难维护，本文针对软岩的基本属性和软岩巷道矿压显现规律，阐述软岩巷道支护的九条基本原则，即：
　　1）根据不同的巷道围岩压力类型选用不同的巷道维护方法；
　　2）改善围岩的力学性质和应力分布状态，提高围岩的自稳能力；
　　3）正确选择支护的刚度和二次支护的时间；
　　4）根据支架---围岩的相互作用关系，设计合理的巷道加固和支护系统；
　　5）提高支架的初撑力、初期增阻速度和工作阻力；
　　6）加强对巷道底板的支护，重视对巷道围岩的及时封闭；
　　7）控制巷道围岩的超挖；
　　8）减少震动对围岩稳定性的影响；
　　9）实行设计、施工、监测相结合的管理方法等。
　　2、多种支护未见成效主要原因
　　软岩巷道围岩压力具有来速迅猛，围岩变形很大，巷道四周同时来压和持续流变，以及对水、扰动等极其敏感等特征。因此，必须针对这些特征采取正确的支护原则和措施。并不少矿区软岩巷道由于支护原则和方法不正确，即使采用多种形式的支护，但未见成效，其主要原因有以下几点：
　　1）将复杂的变形压力视为单纯的松动压力；
　　2）忽略了围岩变形有显著的时间效应；
　　3）采用了以支撑围岩、防止冒落为主要目的的传统支护原则和支护方法；
　　4）忽略了地应力的作用；
　　5）忽视了围岩与支架的相互影响和共同作用等。
　　因此，根据不同类型选用不同的航道维护方法。松软岩层存在三种不同的围岩压力类型，即松动压力、变形压力和膨胀压力。
　　1）对松动压力可以采用刚性支护来支撑围岩，防止破碎岩块的垮落，同时必须采用各种措施加固围岩，提高岩体自身强度，
　　2）变形压力是软岩巷道的主要压力显现形式，对于变形压力必须根据流变特征合理的设计支护刚度，控制支护时间和支护施工的顺序，既准许围岩有适当变形，以有利于能量释放，又能将变形控制在一定的范围之内。
　　3）膨胀压力也可看作变形压力的一种，除采用与控制变形压力相同的措施外，还要特别注意预防围岩的物理化学效应，防止围岩脱水风干。因为某些软岩经过脱水风干后再遇水，会出现更严重的膨胀和崩落。软岩巷道的支护形式：砌碹支护，锚杆支护，锚喷支护，锚网喷支护，锚索支护，金属拱形支架支护，料石支护，钢筋混凝土支护，还有各类支护之间的联合支护。
　　3、围岩支护的相互作用
　　所以我们要选择合适的支护特性曲线。软岩巷道刚掘出时，由于围岩应力重新分布，引起围岩剧烈变形，即使采用高阻力的支护也难以阻挡。因此，必须正确选择支护体的刚度与安设时间，是支护特性曲线与围岩变形相适应，使掘巷期间的能量得到释放，这是保持软岩巷道围岩稳定性的重要因素。
　　1）支架1在F点安设，在B点处与岩体达到平衡。这种支架因刚度偏大，会承受较高的载荷，故支架结构容易损坏并导致巷道围岩破坏塌落。这是一种刚度过大的支护系统。
　　2）支架2的刚度较低，在F点处安设，在C 点处与岩体达到平衡，如巷道施工过程中围岩准许达到C点处的位移值，岩层压力大部分由岩体承受，则支架所承受的岩层压力就较小。这是一种较为理想的支护系统。
　　3）支架3也在F处安设，但刚度比支架2要小得多，所以在D点才与围岩达到平衡。但是此点的岩体已经松动，位移量较大，如周围出现应力扰动等，会导致支架载荷增长，这是一种刚度较小的支护系统。
　　4）支架4与支架2的刚度相同，但支架4安设太迟，不仅围岩出现过大的位移，发生松动破坏，而且支架将承受其值大于变形压力的松动压力，这是一种滞后时间过长的支护系统。
　　综上可见，在一定的围岩条件下，支护体刚度越大，它分担的围岩压力也越大。因此，在以变形压力为主的岩体中过分加大支护体的刚度并不能收到预期效果，故在松软岩层中不宜采用刚性支护。
　　在工程中为了适应围岩的变形特点和减小变形压力，往往需要适当增加支护体的柔性或可缩性，使巷道变形控制在最大准许的范围内，而支护体又能保持稳定状态。
　　4、软岩支护的措施
　　根据软岩巷道围岩变形规律及支架与围岩相互作用关系控制软岩巷道围岩变形的支护措施有：
　　（1）巷道刚掘出时，因围岩应力重新分布所引起的围岩剧烈变形。即使支护阻力很高也难以有效抑制。因此，必须正确选择二次支护的时间及支护体的刚度使掘巷期间的能量得到释放，但支护滞后的时间应在保持岩体不失稳定的条件下正确选择，巷道二次支护的时间通常为掘后30d左右。如采用一次支护，则这一阶段支架的缩量约为200～300mm.
　　（2）支护形式和结构的选择应考虑软岩巷道四周同时来压、底鼓强烈、持续流变、对应力扰动及水的侵蚀极为敏感等特点。应采用封闭式支架，架后进行致密充填，封闭围岩，注浆加固等措施。
　　（3）必须选择合理的支护形式及高阻力的支护才能有效控制围岩流变及减轻应力扰动等引起的围岩变形，软岩巷道的支护强度通常应不低于0.25～0.3MPa。
　　（4）避免因支架失效引起的围岩急剧变形的主要措施为：支架必须具有足够的强度及长期可缩的性能。
　　5、结束语
　　巷道掘进往往关系到矿井生产的安全性和速度，特别是在软岩地区试试巷道掘进时，要严格遵守施工原则制度，认清巷道掘进的重要性，才能从根本上克服地质条件，改变参数，保证施工的安全。
　　【参考文献】
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