软岩巷道支护技术论文
软岩巷道支护是煤矿巷道支护的难点和重点，下面小编给大家分享软岩巷道支护技术论文，大家快来跟小编一起欣赏吧。
软岩巷道支护技术论文篇一
深部软岩巷道支护技术研究
摘要：矿山开采的深度逐年呈现增加的趋势，由于深部软岩具有显著的非线性软岩力学特性，因此其巷道支护问题成为研究的重点。本文主要分析了深部软岩巷道支护技术及锚注技术的加固原理，最后从应用实例的角度阐述了锚注技术的应用效果。
关键词：软岩巷道;深部;锚注支护;支护技术;
0引言
随着经济的发展，我国的矿山资源开采日益增多，导致浅部矿产资源的减少，很多矿山的已经进入了深部开采。在国外的一些国家，如俄罗斯金属矿的开采最深已经达到了2000m，而印度和南非的金矿开采最深已经达到了4000m。我国煤矿的开采深度也逐渐增年，增加的速度为8-12/m，部分煤矿开采地区如开滦、平顶山、徐州等地其开采深度已经超过了1000m。深部开采的矿区，岩层具有软岩的特性，巷道围岩一直处于变形的状态。在目前的矿区开采过程中，深部巷道大变形已经成为主要影响深部工程安全的因素之一，所以深部软岩巷道的稳定问题成了国内外研究的重点。
1深部软岩巷道支护技术
根据支护和围岩的相互作用实质，深部软岩巷道的支护技术的可以分为3个阶段：第一阶段为砌碹和金属支架等支护形式。砌碹主要是采用建筑材料水泥砂浆黏结料石组成承载体，这种承载体一般呈封闭形或者是拱形，可以承受围岩形变产生的压力。实践结果已经表明，随着围岩荷载的增大，砌碹表现出的承载能力也随之提高。但是随着目前矿山开采深度的增加，砌碹出现的问题也越来越多，加固双层甚至三层碹体仍然不能满足部分软岩矿井的要求，并且碹体经常由于承载力而遭到破坏，所以对于一些地质条件复杂或者是高应力的软岩巷道不能采取砌碹支护形式。金属支护形式属于被动支护的范畴，巷道围岩表面放置支架，通过支架提供的外力起到支护的作用。支架分为刚性支架和可缩性支架，刚性支架会产生一种径向约束力，通过这种力的作用平衡围岩的变形压力，从而减少围岩形变的发生;可缩性支架大大提高了软岩的适应性，利于实现让支平衡，但是随着开采深度的断加，需要对围岩的变形采取控制措施，需要大的支架，支护费用也随之提高，支护效果的改善却一般。经过大量的实践已经得出结论：只是单纯凭借增加支架刚度已经不能满足深部软岩巷道变形的需要。
第二阶段是采用锚索、锚杆等联合支护的方式。这种联合支护技术和第一种技术相比更加牢固，不仅在巷道表面施加作用力，还和巷道围岩内部具有某种相互作用的关系。这种支护方式中最常用的是锚喷支护，锚喷支护主要是采用锚杆和喷射混凝土支护围岩的措施，其中杆状物体是由金属材料加工行成的，这种支护方式通过特定的形式如端锚、全长锚固等作用于巷道周边的岩体上，约束岩体周围的形变，具有经济性、密贴性及封闭性等优点。这种支护方式在软岩巷道中由于受到施工、锚固材料等的影响，其应用效果十分不理想，实用性较差。但是随着科学的发展，出现了高强树脂锚固螺纹钢锚杆，这种材质的锚杆克服了上述的缺点，在深井软岩中应用效果较好，发展前景广阔。
第三阶段锚注加固技术。这种技术在实施时，直接作用在巷道围岩结构，通过这种技术可以改变围岩的应力分布状态，提高围岩的力学性能。在破碎松散岩体中巷道注浆之后，破碎岩块能够重新胶结，形成整体的承载结构，这种结构和巷道支架共同作用，可以使围岩在自稳的同时减轻支架承受的负重。软岩巷道注浆后，软岩裂隙得到封闭，这样水气就不能浸入内部岩体，在岩体外部形成保护层，有效防止自然因素如水害、风化等的破坏，促进了围岩的长期稳定。这种技术在较难维护的软岩巷道中应用广泛，可以保证软岩的承载能力。
从这三种技术的整体来说，金属可伸缩性支架，使用的钢材较多，成本高，效果不是特别理想;只使用锚杆支护对范围较大的破碎岩块的效果不大;锚注技术结合了锚杆和注浆的方法，提高了软岩的支护效果，可以有效解决节理裂隙发育的软岩巷道支护问题。
2锚注技术的加固原理
锚注技术的支护原理包括三个方面：围岩的裂隙通过浆液封堵，可以起到隔绝空气和水的作用，避免围岩遭到风化等自然条件的破坏，大大提高了其稳定性。可以提高巷道围岩松动圈内破碎岩体的承重力及变形模量。因为松动圈内较破碎的围岩由破裂岩体弱面控制其强度和变形，所以在一定程度上降低了破碎岩体的弹性模量值及宏观强度，导致高应力巷道围岩易变形、不易维护;由于浆液固结体的粘结力较大，对破碎围岩起到粘结作用，因此碎胀岩体的黏聚力、弹性模量等会有所提高。因此，注浆后可以提高围岩承受重力的能力，从而提高其稳定性。这种技术主要由锚喷支护和注浆两部分组成，注浆使围岩裂隙得到填充，与锚喷支护一起形成一个多层组合拱，使支护结构的整体更加完整，提高了其承载力，扩大了其有效承载范围。
3应用实例分析
3.1生产地质条件
古汉山西大巷的岩层结构十分复杂，根据分析可知它是一种十分典型的深部软岩巷道，围岩中的主要由粉砂岩、砂质泥岩和泥岩构成，其中泥岩主要富含软弱夹层及泥质成份，巷道由破裂围岩构成，节理发育;粉砂岩、砂质泥岩和泥岩的单轴抗压强度依次降低，分别为44.2MPa、19.3MPa及14.4MPa;黏土矿物具有遇水容易膨胀泥化的特性，其在围岩中占的比例为75%-89%;围岩是具有代表的节理化软岩，每立方米的平均体积节理数为12-32条，平均间距不超过0.2m;巷道埋深675m，水平应力最高为25.0MPa。
3.2山西大巷采用的巷道支护技术分析
(1)该巷道第一次支护采用全封闭的支架和锚网支护。一次支护后围岩释放变形能，释放的次数为4，每次释放的空间为15cm。
(2)该巷道第二次支护采用锚注支护技术。经过第一次支护，围岩变形能得到释放，等围岩变形速度基本达到稳定后，进行注浆和锚杆支护，根据现场的测量和数据分析，围岩变形速度基本达到稳定状态的时间至少为巷道挖掘1个月后。在注浆之前，巷道全断面要进行喷层厚度为5.0cm的喷浆。注浆加固参数：注浆材料为高水速凝材料(水灰比为1.5：1)，注浆孔的直径为4.2cm，深度为3m，每排有7个注浆孔，其排距为2m;注浆管长度为1.5m，外径为2.0cm;注浆压力最高为2MPa，如果围岩呈十分破碎的状态其注浆压力不能超过1MPa。锚杆加强支护时，锚杆为左旋螺纹钢材质，其规格为Φ2.0cm×2.4m，间排距为85cm×80cm。
3.3巷道支护之后的效果分析
巷道经过二次支护后，其围岩的变形速度如图1所示，可知围岩变形速度呈快速下降趋势，围岩的顶底相对移近速度和两帮相对移近速度40d后都小于0.2mm/d。由此可知，该项技术可以有效保持巷道围岩稳定。
图1经过二次支护后巷道表面的变形速度
参考文献
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