軟巖巷道支護技術論文
軟巖巷道支護是煤礦巷道支護的難點和重點，下面小編給大家分享，大家快來跟小編一起欣賞吧。
篇一
深部軟巖巷道支護技術研究
摘要：礦山開採的深度逐年呈現增加的趨勢，由於深部軟巖具有顯著的非線性軟巖力學特性，因此其巷道支護問題成為研究的重點。本文主要分析了深部軟巖巷道支護技術及錨注技術的加固原理，最後從應用例項的角度闡述了錨注技術的應用效果。
關鍵詞：軟巖巷道;深部;錨注支護;支護技術;
0引言
隨著經濟的發展，我國的礦山資源開採日益增多，導致淺部礦產資源的減少，很多礦山的已經進入了深部開採。在國外的一些國家，如俄羅斯金屬礦的開採最深已經達到了2000m，而印度和南非的金礦開採最深已經達到了4000m。我國煤礦的開採深度也逐漸增年，增加的速度為8-12/m，部分煤礦開採地區如開灤、平頂山、徐州等地其開採深度已經超過了1000m。深部開採的礦區，岩層具有軟巖的特性，巷道圍巖一直處於變形的狀態。在目前的礦區開採過程中，深部巷道大變形已經成為主要影響深部工程安全的因素之一，所以深部軟巖巷道的穩定問題成了國內外研究的重點。
1深部軟巖巷道支護技術
根據支護和圍巖的相互作用實質，深部軟巖巷道的支護技術的可以分為3個階段：第一階段為砌碹和金屬支架等支護形式。砌碹主要是採用建築材料水泥砂漿黏結料石組成承載體，這種承載體一般呈封閉形或者是拱形，可以承受圍巖形變產生的壓力。實踐結果已經表明，隨著圍巖荷載的增大，砌碹表現出的承載能力也隨之提高。但是隨著目前礦山開採深度的增加，砌碹出現的問題也越來越多，加固雙層甚至三層碹體仍然不能滿足部分軟巖礦井的要求，並且碹體經常由於承載力而遭到破壞，所以對於一些地質條件複雜或者是高應力的軟巖巷道不能採取砌碹支護形式。金屬支護形式屬於被動支護的範疇，巷道圍巖表面放置支架，通過支架提供的外力起到支護的作用。支架分為剛性支架和可縮性支架，剛性支架會產生一種徑向約束力，通過這種力的作用平衡圍巖的變形壓力，從而減少圍巖形變的發生;可縮性支架大大提高了軟巖的適應性，利於實現讓支平衡，但是隨著開採深度的斷加，需要對圍巖的變形採取控制措施，需要大的支架，支護費用也隨之提高，支護效果的改善卻一般。經過大量的實踐已經得出結論：只是單純憑藉增加支架剛度已經不能滿足深部軟巖巷道變形的需要。
第二階段是採用錨索、錨杆等聯合支護的方式。這種聯合支護技術和第一種技術相比更加牢固，不僅在巷道表面施加作用力，還和巷道圍巖內部具有某種相互作用的關係。這種支護方式中最常用的是錨噴支護，錨噴支護主要是採用錨杆和噴射混凝土支護圍巖的措施，其中桿狀物體是由金屬材料加工行成的，這種支護方式通過特定的形式如端錨、全長錨固等作用於巷道周邊的巖體上，約束巖體周圍的形變，具有經濟性、密貼性及封閉性等優點。這種支護方式在軟巖巷道中由於受到施工、錨固材料等的影響，其應用效果十分不理想，實用性較差。但是隨著科學的發展，出現了高強樹脂錨固螺紋鋼錨杆，這種材質的錨杆克服了上述的缺點，在深井軟巖中應用效果較好，發展前景廣闊。
第三階段錨注加固技術。這種技術在實施時，直接作用在巷道圍巖結構，通過這種技術可以改變圍巖的應力分佈狀態，提高圍巖的力學效能。在破碎鬆散巖體中巷道注漿之後，破碎巖塊能夠重新膠結，形成整體的承載結構，這種結構和巷道支架共同作用，可以使圍巖在自穩的同時減輕支架承受的負重。軟巖巷道注漿後，軟巖裂隙得到封閉，這樣水氣就不能浸入內部巖體，在巖體外部形成保護層，有效防止自然因素如水害、風化等的破壞，促進了圍巖的長期穩定。這種技術在較難維護的軟巖巷道中應用廣泛，可以保證軟巖的承載能力。
從這三種技術的整體來說，金屬可伸縮性支架，使用的鋼材較多，成本高，效果不是特別理想;只使用錨杆支護對範圍較大的破碎巖塊的效果不大;錨注技術結合了錨杆和注漿的方法，提高了軟巖的支護效果，可以有效解決節理裂隙發育的軟巖巷道支護問題。
2錨注技術的加固原理
錨注技術的支護原理包括三個方面：圍巖的裂隙通過漿液封堵，可以起到隔絕空氣和水的作用，避免圍巖遭到風化等自然條件的破壞，大大提高了其穩定性。可以提高巷道圍巖鬆動圈內破碎巖體的承重力及變形模量。因為鬆動圈內較破碎的圍巖由破裂巖體弱面控制其強度和變形，所以在一定程度上降低了破碎巖體的彈性模量值及巨集觀強度，導致高應力巷道圍巖易變形、不易維護;由於漿液固結體的粘結力較大，對破碎圍巖起到粘結作用，因此碎脹巖體的黏聚力、彈性模量等會有所提高。因此，注漿後可以提高圍巖承受重力的能力，從而提高其穩定性。這種技術主要由錨噴支護和注漿兩部分組成，注漿使圍巖裂隙得到填充，與錨噴支護一起形成一個多層組合拱，使支護結構的整體更加完整，提高了其承載力，擴大了其有效承載範圍。
3應用例項分析
3.1生產地質條件
古漢山西大巷的岩層結構十分複雜，根據分析可知它是一種十分典型的深部軟巖巷道，圍巖中的主要由粉砂岩、砂質泥岩和泥岩構成，其中泥岩主要富含軟弱夾層及泥質成份，巷道由破裂圍巖構成，節理髮育;粉砂岩、砂質泥岩和泥岩的單軸抗壓強度依次降低，分別為44.2MPa、19.3MPa及14.4MPa;黏土礦物具有遇水容易膨脹泥化的特性，其在圍巖中佔的比例為75%-89%;圍巖是具有代表的節理化軟巖，每立方米的平均體積節理數為12-32條，平均間距不超過0.2m;巷道埋深675m，水平應力最高為25.0MPa。
3.2山西大巷採用的巷道支護技術分析
***1***該巷道第一次支護採用全封閉的支架和錨網支護。一次支護後圍巖釋放變形能，釋放的次數為4，每次釋放的空間為15cm。
***2***該巷道第二次支護採用錨注支護技術。經過第一次支護，圍巖變形能得到釋放，等圍巖變形速度基本達到穩定後，進行注漿和錨杆支護，根據現場的測量和資料分析，圍巖變形速度基本達到穩定狀態的時間至少為巷道挖掘1個月後。在注漿之前，巷道全斷面要進行噴層厚度為5.0cm的噴漿。注漿加固引數：注漿材料為高水速凝材料***水灰比為1.5：1***，注漿孔的直徑為4.2cm，深度為3m，每排有7個注漿孔，其排距為2m;注漿管長度為1.5m，外徑為2.0cm;注漿壓力最高為2MPa，如果圍巖呈十分破碎的狀態其注漿壓力不能超過1MPa。錨杆加強支護時，錨杆為左旋螺紋鋼材質，其規格為Φ2.0cm×2.4m，間排距為85cm×80cm。
3.3巷道支護之後的效果分析
巷道經過二次支護後，其圍巖的變形速度如圖1所示，可知圍巖變形速度呈快速下降趨勢，圍巖的頂底相對移近速度和兩幫相對移近速度40d後都小於0.2mm/d。由此可知，該項技術可以有效保持巷道圍巖穩定。
圖1經過二次支護後巷道表面的變形速度
參考文獻
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