井巷工程 難維護(hù)巷道圍巖變形控制技術(shù).ppt

1、難維護(hù)巷道圍巖變形控制技術(shù),概述 難維護(hù)巷道的類型 圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移的控制原理與技術(shù) 巷道圍巖注將加固原理與技術(shù) 合理的支護(hù)方法 工程實(shí)例,巖巷難維護(hù)的原因,一、概述,圍巖松軟破碎：?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)度1020MPa 深井（自重應(yīng)力） 高應(yīng)力 采動(dòng)應(yīng)力（原巖應(yīng)力的36倍） 構(gòu)造應(yīng)力松軟破碎高應(yīng)力,該類巷道具有圍巖破碎嚴(yán)重，塑性區(qū)、破碎區(qū)范圍很大，蠕變嚴(yán)重。巷道圍巖變形少則幾百毫米，多達(dá)1.02.0m。巷道在服務(wù)期間需要進(jìn)行不斷的維護(hù)與返修，特別是它們的兩類或三類的復(fù)合型，問(wèn)題更為突出。 破壞方式：軟巖巷道破壞是一個(gè)漸進(jìn)的力學(xué)過(guò)程，總是從某一個(gè)或幾個(gè)部位開(kāi)始變形、損傷，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失穩(wěn)。 破壞過(guò)程：沿巷

2、道斷面各個(gè)方向的位移速度各不相同，總是從劇烈變形的部位發(fā)生裂紋，鱗狀剝落，變形破壞區(qū)域逐漸擴(kuò)大，最終導(dǎo)致整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)的失穩(wěn),難維護(hù)巖巷的變形破壞特點(diǎn),第一類，圍巖軟弱型，即軟巖巷道 第二類，采動(dòng)影響型，即動(dòng)壓巷道 第三類，深井高應(yīng)力型，即深井巷道 第四類，上述三類巷道的復(fù)合型,難維護(hù)巖巷的類型,二、難維護(hù)巷道的類型,動(dòng)壓巷道 煤層開(kāi)采引起的采動(dòng)應(yīng)力通常在原巖應(yīng)力的310倍左右，將造成回采巷道、受跨采影響等巷道的嚴(yán)重破壞。,軟巖巷道 是指在工程力作用下能產(chǎn)生顯著顯著的塑性變形和非連續(xù)變形的巷道。工程力指作用在巷道圍巖的力之和，包括自重應(yīng)力、殘余構(gòu)造應(yīng)力、水的作用力，采動(dòng)影響力及膨脹應(yīng)力等。,地質(zhì)

3、軟巖：?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)度在0.525 MPa的松散、破碎、軟弱及風(fēng)化膨脹性一類巖體的總稱。 工程軟巖：在工程力作用下能產(chǎn)生顯著塑性變形的工程巖體 。工程巖體是軟巖工程研究的主要對(duì)象，包括巖塊、結(jié)構(gòu)面及其空間組合特征。工程力是指作用在工程巖體上的力的總和，可以是重力、構(gòu)造殘余應(yīng)力、水的作用力和工程擾動(dòng)力以及膨脹應(yīng)力等。顯著塑性變形以塑性變形為主的變形量超過(guò)了工程設(shè)計(jì)的允許變形值并影響了工程的正常使用。包括顯著的彈性變形、粘彈塑性變形，連續(xù)性變形和非連續(xù)性變形等。,軟巖的概念,深井巷道 根據(jù)我國(guó)煤礦的巷道支護(hù)技術(shù)水平和地質(zhì)條件，一般將800m作為深部開(kāi)采的標(biāo)準(zhǔn)，部分軟巖礦井的深部開(kāi)采標(biāo)準(zhǔn)可定為600m或

4、更淺。,我國(guó)國(guó)有大中型煤礦開(kāi)采深度每年約以10m的速度向深部增加。一些老礦區(qū)和缺煤礦區(qū)相繼進(jìn)入深部開(kāi)采階段。 開(kāi)采深度加大，巖體應(yīng)力急劇增加，地溫升高，當(dāng)巖體應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)巖體強(qiáng)度時(shí)，有關(guān)巖體力學(xué)的若干問(wèn)題由量變逐漸發(fā)生質(zhì)變，造成資源開(kāi)采的極端困難，并引發(fā)礦井重大安全事故危險(xiǎn)性增加，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)。 我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量大部分埋藏在深部，埋深大于600 m 和1000 m 的儲(chǔ)量分別占到73.19 % 和53.17 %。,難維護(hù)巖巷成為重點(diǎn),式中：R塑性區(qū)半徑；a巷道半徑；P0原巖應(yīng)力；Pi支護(hù)阻力；c巖石內(nèi)聚力；巖石內(nèi)摩擦角；u0巷道周邊位移；G圍巖剪切模量。,以往的研究多注重加固圍巖和支護(hù)

5、技術(shù)，但是位移 u0隨圍巖應(yīng)力P的變化非常顯著，對(duì)此卻研究很少。故降低圍巖應(yīng)力是在深井、軟巖、動(dòng)壓條件下保持巷道圍巖穩(wěn)定的重要技術(shù)發(fā)展方向。,三、圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移的控制原理與技術(shù),開(kāi)槽孔,巷道周邊開(kāi)槽孔后的應(yīng)力分布 圍巖應(yīng)力較低區(qū)；應(yīng)力升高區(qū)；原巖應(yīng)力區(qū),開(kāi)槽后應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移。槽孔可在底板、兩側(cè)或全斷面,松動(dòng)爆破,巷道一側(cè)或兩側(cè)布置巷峒,巷道一側(cè)布置巷硐后效果示意圖,頂部構(gòu)建軟弱區(qū)應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù),鮑店礦-430m水平膠帶輸送機(jī)硐室圍巖松軟，分層開(kāi)采的采煤工作面多次從大巷上方通過(guò)，需保護(hù)受強(qiáng)烈采動(dòng)影響的機(jī)頭硐室。方案：硐室頂部構(gòu)建弱化區(qū)。,技術(shù)關(guān)鍵：在硐室上方兩側(cè)開(kāi)掘兩條與硐室平行的小斷面巷道，

6、然后在巷道間進(jìn)行松動(dòng)爆破，在硐室上方構(gòu)建一個(gè)寬19m、長(zhǎng)60m的松動(dòng)弱化區(qū)。,效果：應(yīng)力轉(zhuǎn)移后最大應(yīng)力集中系數(shù)僅為2.6，是無(wú)松動(dòng)弱化區(qū)時(shí)的30%。 實(shí)測(cè)表明：受采動(dòng)影響期間，硐室頂?shù)装逡平?4mm，兩幫移近量31mm，保持了硐室的長(zhǎng)期穩(wěn)定。,底部構(gòu)建軟弱區(qū)應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù),蔣莊礦回采工作面從大巷膠帶機(jī)硐室群上方通過(guò)，機(jī)頭底部有1.8m深的基礎(chǔ)，要求不底鼓，基礎(chǔ)不受破壞。為此在巷道底板構(gòu)筑松動(dòng)弱化區(qū)，以降低硐室周圍、特別是底板的圍巖應(yīng)力。硐室埋深約340m，圍巖主要為砂質(zhì)泥巖。,煤層開(kāi)采影響,硐室治理的技術(shù)思路,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案,技術(shù)關(guān)鍵：在硐室底板兩側(cè)開(kāi)掘小巷道，兩巷道之間深孔松動(dòng)爆破形成弱

7、化帶，以達(dá)到應(yīng)力轉(zhuǎn)移的目的。,效果：應(yīng)力轉(zhuǎn)移后垂直應(yīng)力減少了4/5左右。硐室兩幫相對(duì)移近量小于40mm，底鼓量小于10mm，且為均勻底鼓，機(jī)頭基礎(chǔ)未受到破壞。,上行開(kāi)采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù),基本原理：下部煤層先行開(kāi)采后，在采空區(qū)上方形成冒落帶、裂隙帶、緩沉帶。此時(shí)上部裂隙帶或緩沉帶中的煤層巷道處于低應(yīng)力區(qū)，維護(hù)十分容易。,孫村礦二煤在上，四煤在下，相距22m。水平應(yīng)力大，二煤埋深千米。 開(kāi)掘二煤的4218、4219兩工作面順槽時(shí)，巷道前掘后修，順槽無(wú)法維護(hù)而報(bào)廢，掘不出順槽工作面不能生產(chǎn)，兩工作面申請(qǐng)并獲省局批準(zhǔn)報(bào)廢。,為此，提出了先采四層煤，使二層煤順槽處于低應(yīng)力區(qū)的上行開(kāi)采方案。,效果：四

8、煤上行開(kāi)采后，二煤圍巖中的垂直應(yīng)力僅為原巖應(yīng)力的3661，回采工作面前方支承壓力系數(shù)僅為1.261.60。兩巷頂?shù)装寮皟蓭鸵平烤∮?50mm，用礦工鋼支架即能維護(hù)且不需維修，順利采出了4218、4219兩工作面40萬(wàn)t煤炭。,效果：上行開(kāi)采后，采用礦工鋼或錨帶網(wǎng)即可正常維護(hù)巷道，項(xiàng)目研究后，孫村礦的二、四煤全部改為上行開(kāi)采布置。,技術(shù)方案：底板半圓形面積內(nèi)布孔，孔底松動(dòng)爆破，應(yīng)力轉(zhuǎn)移至圍巖深部且穩(wěn)定后，注漿固結(jié)底板巖石。,巷道底板深部反拱及應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù),實(shí)施效果：平頂山六礦上山絞車房埋深550m，圍巖松軟，掘后不久即因嚴(yán)重底鼓而破壞。采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)后，絞車房底鼓顯著降低，底鼓量?jī)H為

9、原底鼓量的1/3，硐室保持了長(zhǎng)期穩(wěn)定。,掘進(jìn)工作面超前鉆孔應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù),基本原理：在迎頭打超前鉆孔將應(yīng)力轉(zhuǎn)移到深部后，迎頭頂板應(yīng)力減小，圍巖變形量小，頂板完整，便于支護(hù)，解決了以前頂板破碎，錨桿無(wú)法施工的難題。,參數(shù)確定：鉆孔長(zhǎng)度、直徑、位置。,實(shí)例：平頂山十一礦己16-17 22120工作面順槽埋深846 925m，迎頭頂板破碎打不上錨桿，應(yīng)力轉(zhuǎn)移后迎頭頂板完整，不但順利打上了錨桿，且降低了圍巖變形量。,四、巷道圍巖注將加固原理與技術(shù),設(shè)計(jì)斷面為16m2的大巷，掘出數(shù)月，框式支架就嚴(yán)重?fù)p傷破壞,極軟巖錨網(wǎng)噴支護(hù)巷道，掘出數(shù)月，就坍塌破壞。,注漿固化穩(wěn)定圍巖機(jī)理,提高圍巖裂隙面的變形剛度

10、和抗剪強(qiáng)度。 漿液固結(jié)體的網(wǎng)絡(luò)骨架作用。 轉(zhuǎn)變圍巖破壞機(jī)制 減小巷道圍巖松動(dòng)圈 封閉水源 提高錨桿錨固力,1桿體； 2托盤； 3壓緊螺母； 4螺紋絲扣； 5擋環(huán)； 6射漿孔； 7鉆孔； 8環(huán)形密封錨固卷； 9注漿嘴； 10巖體注漿加固圈,3,漿液擴(kuò)散情況,注漿圍巖巖芯照片,錨注加固支護(hù),1普通錨桿；2注漿錨桿；3金屬網(wǎng)噴層；4注漿加固圈；5錨桿加固圈；,注漿與錨桿共同作用效果,錨注支護(hù)中的錨桿還可有效抑制結(jié)構(gòu)面的錯(cuò)動(dòng)，從而提高圍巖整體承載能力。,祁南礦運(yùn)輸大巷 錨注支護(hù)前后的狀況,謝橋礦回風(fēng)大巷錨注支護(hù)前后的狀況,架棚：工字鋼棚、U型棚及其它異型棚。 錨桿支護(hù)體系：錨桿、錨索、桁架、三維錨索。

11、 砌碹類。 其它組合支護(hù)（介紹幾種目前較典型的）。,五、合理的支護(hù)方法,支護(hù)的準(zhǔn)則和要點(diǎn)主要有4點(diǎn)：先讓后抗；先柔后剛；二次支護(hù)；控制底鼓。 本質(zhì)：讓、抗、柔、剛的合理選擇與匹配。 關(guān)鍵：讓、抗、柔、剛的的程度、強(qiáng)度。,難維護(hù)巖巷的支護(hù)原則,構(gòu)筑柔性層,應(yīng)用實(shí)例1：,某礦-850m二采區(qū)軌道下山位于砂質(zhì)頁(yè)巖和中砂巖互層中。砂質(zhì)頁(yè)巖灰色、性脆、具貝殼狀斷口；中砂巖灰白色，鈣質(zhì)膠結(jié)，成分以石英長(zhǎng)石為主，含較多暗色礦物，圍巖抗壓強(qiáng)度小。埋深9981065m。巷道長(zhǎng)期流變、大變形、維護(hù)困難，顯現(xiàn)出深井、軟巖巖巷圍巖的變形破碎特征。,一次支護(hù)錨桿間排距為800800mm，錨桿為直徑22mm、長(zhǎng)度2.4m

12、的左旋高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿。,二次支護(hù)采用錨桿支護(hù)與注漿加固，二次支護(hù)錨桿布置與一次錨桿布置呈五花型，間排距為800800mm，錨桿為直徑22mm、長(zhǎng)度2.4m的左旋高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿。注漿材料采用ZKD高水速凝材料 ，注漿孔深2.5m。,應(yīng)用實(shí)例2：,某礦井底車場(chǎng)巷道群埋深520m，所處地層為二疊系石盒子組下部，位于泥巖、砂質(zhì)泥巖和粉砂巖互層中，被落差45110m 3條大斷層切割，圍巖呈碎裂結(jié)構(gòu)，層理紊亂，節(jié)理發(fā)育，粉砂巖節(jié)理的平均間距小于、等于0.2m。圍巖抗壓強(qiáng)度小，泥巖中黏土礦物含量75%78%，遇水易膨脹泥化。受圍巖松軟低強(qiáng)度和埋深及地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力大的雙重作用影響，巷道變形初期來(lái)壓快、變形量

13、大；穩(wěn)定后圍巖仍以一定速度長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)流變、大變形，巷道圍巖變形強(qiáng)烈。,支護(hù)方式：一次支護(hù)：錨網(wǎng)噴，二次支護(hù)：錨網(wǎng)噴索,支護(hù)方式：一次支護(hù)：錨網(wǎng)噴、混凝土底拱 ，二次支護(hù)：錨網(wǎng)噴索,支護(hù)方式：一次支護(hù)：錨網(wǎng)噴，二次支護(hù)：全斷面半剛性料石碹（單層）,支護(hù)方式：一次支護(hù)：錨網(wǎng)噴 擴(kuò)刷 ，二次支護(hù)：全斷面半剛性料石碹（雙層）,二次支護(hù)后穩(wěn)定期巷道變形速度,應(yīng)用實(shí)例3：,某礦西大巷埋深545m，位于泥巖和砂質(zhì)泥巖互層中，構(gòu)造復(fù)雜。水平應(yīng)力22.0MPa，是垂直應(yīng)力的2.0倍左右。水平應(yīng)力與泥巖抗壓強(qiáng)度之比為1.57，水平應(yīng)力與砂質(zhì)泥巖抗壓強(qiáng)度之比為1.14。 泥巖中粘土礦物含量為7589，其中伊蒙層含量

14、為2533，伊利石含量為24，高嶺土含量為1433，綠泥石含量2532，強(qiáng)吸水、遇水急劇膨脹泥化，風(fēng)化；層理破碎，層理節(jié)理裂隙十分發(fā)育。節(jié)理組3，節(jié)理數(shù)平均為1232條/m3，平均間距0.2m。西大巷為典型的深井、軟巖巖巷。,采用“先讓后抗、先柔后剛”的原則，即圍巖卸壓與加固相結(jié)合的原則。 應(yīng)力轉(zhuǎn)移，降低淺部圍巖應(yīng)力 采用二次支護(hù)，合理確定二次支護(hù)時(shí)機(jī)和支護(hù)強(qiáng)度。 提出：一次支護(hù)采用有控主動(dòng)卸壓技術(shù)（錨桿封閉式金屬支架，有控主動(dòng)破碎一定厚度的圍巖）。二次支護(hù)采用錨桿注漿加固技術(shù)。,采取的方法：,緊跟迎頭安設(shè)封閉式工字鋼圓形支架，按照一次支護(hù)的錨桿間排距安裝錨桿； 完成一次支護(hù)后，當(dāng)圍巖變形過(guò)大

15、擠壓支架、擠壓力達(dá)到1MPa時(shí)，主動(dòng)破碎一定厚度的圍巖，周而復(fù)始，直至圍巖變形速度穩(wěn)定； 二次加強(qiáng)支護(hù)，安裝錨桿并噴漿封閉圍巖，用高水速凝材料進(jìn)行注漿加固。,施工步驟,合理的一次支護(hù),方法一：有限讓壓合理控制圍巖技術(shù)。如錨噴網(wǎng)、可縮性金屬支架。 關(guān)鍵：確定合理的支護(hù)強(qiáng)度。選擇不同錨桿間排距下錨固體對(duì)應(yīng)的力學(xué)參數(shù)及原巖應(yīng)力、巖體力學(xué)參數(shù)、巷道半徑、錨固區(qū)半徑值，研究支護(hù)強(qiáng)度與圍巖塑性區(qū)范圍的變化關(guān)系。 支護(hù)參數(shù)的確定：根據(jù)變化拐點(diǎn)的支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)支護(hù)參數(shù)的計(jì)算。,方法二：有控主動(dòng)卸壓技術(shù)。深部、軟巖巖巷初期變形速度通常都在10 mm/d以上，圍巖劇烈破壞、支護(hù)體失效 ，掘進(jìn)初期巨大的變形能必須

16、以某種形式釋放。 關(guān)鍵：巷道掘進(jìn)時(shí)緊跟迎頭打設(shè)頂板錨桿保證安全、架設(shè)棚式支架，當(dāng)圍巖變形擠壓支架時(shí)，主動(dòng)破碎一定厚度的圍巖，使圍巖與支架之間留有一定的變形空間、釋放變形能，將高應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移。,二次支護(hù)時(shí)機(jī),一次支護(hù)后形成的塑性區(qū)具有顯著的流變性質(zhì)。 工程實(shí)踐表明，二次支護(hù)過(guò)早將難以抗拒圍巖的初期劇烈變形，二次支護(hù)過(guò)晚，圍巖破壞加劇，自身承載能力又會(huì)急劇下降，即二次支護(hù)在時(shí)間上與圍巖變形特性不能協(xié)調(diào)。 二次支護(hù)時(shí)機(jī)是決定維護(hù)效果的關(guān)鍵因素。二次支護(hù)最佳時(shí)機(jī)是圍巖應(yīng)力、塑性區(qū)及變形速度趨于穩(wěn)定，此時(shí)圍巖的膨脹變形能得到了充分釋放而圍巖自身承載能力又沒(méi)有太多的損失。該時(shí)機(jī)的掌握可以通過(guò)對(duì)巷道表面位

17、移監(jiān)測(cè)，當(dāng)巷道表面位移速度由快到趨于平緩的拐點(diǎn)附近為二次支護(hù)的最佳支護(hù)時(shí)機(jī)。,變形速度/10-6ms-1,t/105s,一次支護(hù)后圍巖變形速度隨時(shí)間變化曲線,應(yīng)力/MPa,t/105s,一次支護(hù)后巷道周邊應(yīng)力隨時(shí)間變化曲線,難維護(hù)巖巷圍巖產(chǎn)生大范圍的破碎區(qū)、塑性區(qū)難以避免，一次支護(hù)控制高應(yīng)力軟巖巷道圍巖大變形難以實(shí)現(xiàn)，應(yīng)進(jìn)行二次支護(hù)。二次支護(hù)時(shí)機(jī)是決定維護(hù)效果的關(guān)鍵因素。二次支護(hù)最佳時(shí)機(jī)是圍巖應(yīng)力、塑性區(qū)及變形速度趨于穩(wěn)定，此時(shí)圍巖的膨脹變形能得到了充分釋放而圍巖自身承載能力又沒(méi)有太多的損失。該時(shí)機(jī)的掌握可以通過(guò)對(duì)巷道表面位移監(jiān)測(cè)，當(dāng)巷道表面位移速度由快到趨于平緩的拐點(diǎn)附近為二次支護(hù)的最佳支護(hù)

18、時(shí)機(jī)。,軟巖巷道的有效維護(hù)是煤礦開(kāi)采面臨的主要難題之一，目前國(guó)內(nèi)外仍未形成一種普遍適用的技術(shù)方法； 該類巷道的有效維護(hù)必須針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件靈活運(yùn)用錨桿、錨索、金屬棚、注漿等技術(shù)互相組合，才能取得成功。 在本研究中，應(yīng)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件，加強(qiáng)圍巖變形破壞的監(jiān)測(cè)，用時(shí)調(diào)整支護(hù)方案和參數(shù)，反復(fù)實(shí)驗(yàn)以形成適用于煤礦的有效維護(hù)方法。,結(jié)束語(yǔ),六、工程實(shí)例,問(wèn)題提出 臥龍湖煤礦南大巷前期調(diào)研結(jié)果 采用的關(guān)鍵技術(shù) 新掘巷道初步技術(shù)方案 修復(fù)巷道初步技術(shù)方案,臥龍湖煤礦南翼主采煤層為10煤，且為礦井的首采區(qū)域，為此掘進(jìn)了三條大巷：南運(yùn)、南回和南軌。,1：?jiǎn)栴}提出,巷道位置,南翼運(yùn)輸巷起點(diǎn)標(biāo)高為-481.913-48

19、0.113 m，巖性以泥巖、細(xì)砂巖為主，泥巖厚度為5 m，細(xì)砂巖厚度為1.5 m，巷道斷面為直墻半圓拱形，斷面規(guī)格：凈寬凈高=38003200 mm。 南翼軌道巷起點(diǎn)標(biāo)高為-478.537 m，其頂板為細(xì)砂巖，底板為泥巖，巷道斷面為直墻半圓拱形，斷面規(guī)格：凈寬凈高=40003600 mm。 南翼回風(fēng)巷起點(diǎn)標(biāo)高為-473.534-472.494 m，巖性以泥巖為主，巷道底板位于10煤上31.132.7 m，巷道頂板為細(xì)砂巖，深灰色，塊狀泥蓋質(zhì)膠結(jié)，局部有可能有煤線、巖漿巖侵蝕。底板：灰黑色粉砂巖，塊狀構(gòu)造，具滑面。巷道斷面為直墻半圓拱形，斷面規(guī)格：凈寬凈高=44003400 mm。,巷道圍巖狀況

20、,巷道支護(hù)狀況,巷道在掘進(jìn)后較短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生較大變形，尤其在一些褶曲附近表現(xiàn)得更為顯著，變形表現(xiàn)為嚴(yán)重的底鼓和巷道頂部嚴(yán)重破裂，部分錨桿托板變形或者錨桿破斷，造成巷道失修工程量大，維護(hù)困難。,出現(xiàn)的問(wèn)題,巷道圍巖變形破壞原因和狀況的調(diào)查研究。 巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)綜合評(píng)判。 針對(duì)修復(fù)巷道，研究提出合理的圍巖控制技術(shù)方案和參數(shù)。 針對(duì)新掘巷道，研究提出合理的圍巖控制技術(shù)方案和參數(shù)。 研究巷道圍巖控制的施工工藝、施工要點(diǎn)、施工機(jī)具與工藝配套體系。 建立軟巖巷道的支護(hù)質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和方法。,主要研究?jī)?nèi)容,根據(jù)臥龍湖煤礦南翼大巷具體生產(chǎn)技術(shù)條件， 2008年2月27日早班在南翼軌道和回風(fēng)大巷中使用YS(B

21、) 鉆孔窺視儀對(duì)圍巖內(nèi)部離層與變形情況進(jìn)行了探測(cè)分析，共布置了23個(gè)觀測(cè)孔，得到有利用價(jià)值孔21個(gè)。其中，由于南翼運(yùn)輸大巷目前沒(méi)有施工隊(duì)施工，無(wú)法進(jìn)行鉆孔窺視觀測(cè)。 對(duì)各孔進(jìn)行探測(cè)后得到了鉆孔內(nèi)窺視錄像，對(duì)獲得的21個(gè)探測(cè)孔窺視資料處理后得到150多張圖像，通過(guò)對(duì)這些圖像的分析，得出了巷道變形破壞范圍，為巷道支護(hù)參數(shù)的選取奠定了基礎(chǔ)。,2：臥龍湖煤礦南大巷前期調(diào)研結(jié)果,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研方案,南翼軌道大巷探測(cè)結(jié)果,注漿段探測(cè)結(jié)果,頂板探測(cè)孔,0.3m、0.5m、1.0m、1.2m ：0.5 1.5m范圍內(nèi)，頂板圍巖呈現(xiàn)分段離層現(xiàn)象，間隔約0.2m； 1.5m、1.8m、 2.0m、2.5m：此范圍內(nèi)離層

22、明顯，其中在1.82.5m范圍有3個(gè)較大離層存在； 2.7m、3.0m、3.5m：2.7m處有離層，之外圍巖完整。,幫探測(cè)孔,0.2m、0.5m、0.6m、0.8m ：0.51.5m范圍內(nèi)圍巖十分破碎，注漿效果較差； 1.0m、1.2m、 1.5m、2.0m：巷道1.52.5m范圍內(nèi)圍巖注漿效果較好； 2.5m、3.0m、4.0m、5.5m：巷道2.55.5m范圍內(nèi)圍巖完整，無(wú)明顯離層和破碎帶出現(xiàn)。,肩角探測(cè)孔,0.3m、0.5m、0.7m、1.0m、1.5m ：0.31.0m內(nèi)圍巖破碎，注漿效果很差； 2.0m、2.3m、 2.5m、2.7m、3.0m：1.02.0m內(nèi)圍巖較好；2.03.3

23、m范圍內(nèi)出現(xiàn)程度不同的破碎帶； 3.3m、4.0m、5.0m、5.5m、6.0m：3.56.0m范圍內(nèi)圍巖完整性好，沒(méi)有明顯破碎帶出現(xiàn)。,底板探測(cè)孔,0.2m、0.6m、1.0m：底板孔0.20.6m范圍內(nèi)圍巖十分破碎，圍巖完整性很差；0.61.0m范圍內(nèi)圍巖完整性好，沒(méi)有明顯破碎帶出現(xiàn)。,頂板探測(cè)孔,0.2m、0.5m、7.0m、1.0m：0.21.5m范圍頂板錨固區(qū)圍巖破壞較為嚴(yán)重，頂板離層現(xiàn)象明顯； 1.5m、2.0m、2.5m、3.0m ：1.52.5m范圍內(nèi)圍巖整體性較好，沒(méi)有明顯破壞裂隙出現(xiàn)； 4.0m、5.0m、6.0m：2.56.0m錨桿錨固區(qū)外圍巖完整性較好，沒(méi)有明顯裂隙和破

24、碎帶出現(xiàn)。,未注漿段探測(cè)結(jié)果分析,幫探測(cè)孔,0.5m、1.0m、2.0m ：0.51.0m范圍內(nèi)圍巖存在變形破壞帶； 3.0m、4.0m、5.0m：1.06.0m范圍內(nèi)圍巖完整性較好，沒(méi)有明顯破碎帶出現(xiàn)。,肩角探測(cè)孔,0.2m、0.5m、7.0m、1.2m ：0.20.5m范圍內(nèi)圍巖較為破碎，0.51.2m整體性較好； 1.5m、1.7m、2.0m、2.3m：1.53.0m范圍內(nèi)間隔出現(xiàn)程度不同的破碎帶，間隔約0.3m； 2.7m、3.0m、4.0m、5.0m：3.05.0m范圍內(nèi)圍巖完整性較好，沒(méi)有明顯破碎帶出現(xiàn)。,底板探測(cè)孔,0.2m、0.5m、7.0m： 0.21.2m范圍內(nèi)圍巖十分破碎

25、； 1.2m、1.5m：1.22.0m范圍內(nèi)圍巖完整性較好，沒(méi)有明顯破碎帶出現(xiàn)。,圍巖變形在整條巷道內(nèi)不一致，局部地段變形較大。 巷道圍巖變形主要表現(xiàn)為：頂部擠壓破壞垮落、兩肩角開(kāi)裂和巷道較大的底鼓。 巷道圍巖的破壞范圍在整個(gè)巷道表現(xiàn)為非均勻，其中頂部、肩角和幫部破壞深度較大，一般在距巷道3.0 m范圍內(nèi)；底板破壞范圍則在1.2 m范圍之內(nèi)。 巷道圍巖塑性區(qū)、破碎區(qū)發(fā)展很快，范圍大，故引起圍巖強(qiáng)烈變形。,3：采用的關(guān)鍵技術(shù),巷道變形特點(diǎn),巷道圍巖應(yīng)力異常。巷道埋深約在500 m，從變形看未表現(xiàn)出明顯的水平應(yīng)力大的特點(diǎn)，但局部地質(zhì)構(gòu)造帶內(nèi)應(yīng)力的異常使變形明顯顯現(xiàn)。 圍巖具有松散、破碎、完整性差的

26、特點(diǎn)。圍巖主要由泥巖和砂巖組成，層厚變化大，圍巖松散，整體強(qiáng)度低，這是巷道變形嚴(yán)重的主要原因。 巷道服務(wù)年限較長(zhǎng)，對(duì)維護(hù)要求高。,巷道維護(hù)特點(diǎn),國(guó)內(nèi)外軟巖巷道支護(hù)的準(zhǔn)則和要點(diǎn)主要有4點(diǎn)：先讓后抗；先柔后剛；二次支護(hù)；控制底鼓。 我們的思路：摒棄，堅(jiān)持了，發(fā)展了、，其準(zhǔn)則是：高抗邊讓，二次支護(hù)，固結(jié)圍巖，加固幫角和底板控制。目的：改善巷道圍巖應(yīng)力場(chǎng)，強(qiáng)化錨桿的承載能力、強(qiáng)化圍巖整體強(qiáng)度、強(qiáng)化圍巖承載結(jié)構(gòu)。 技術(shù)方法：分階段噴、錨、注、架棚做底拱。 修復(fù)巷道：以注漿為主，并根據(jù)巷道破壞情況補(bǔ)打錨桿和錨索。 新掘巷道：堅(jiān)持以成套的錨桿（索）強(qiáng)力支護(hù)為基礎(chǔ)，必要時(shí)考慮注漿加固。 圍巖破壞嚴(yán)重或底鼓時(shí)：

27、應(yīng)考慮在以上基礎(chǔ)上架棚，甚至做底拱。,本研究的基本思路,錨桿：高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，其中新掘巷道規(guī)格為M24-22mm2500mm、修復(fù)巷道為M22-20mm2500mm。附件齊全。 錨桿托板：方形150150mm、厚10mm鋼板。 錨固劑：Z2350型樹(shù)脂錨固劑。每根錨桿用2卷。,采用的關(guān)鍵技術(shù)之一：錨桿支護(hù),錨桿布置：間排距一般在800800mm左右。底角錨桿距巷道底板控制在300mm以內(nèi)，角度為30。其余錨桿布置均垂直巖壁，緊貼巖面。錨桿預(yù)緊力應(yīng)在2t以上。,鋼帶（鋼筋梯）：優(yōu)先選用鋼帶；如采用鋼筋梯，則梯用16mm圓鋼焊接，其主要尺寸如下。 網(wǎng)：可用鋼筋網(wǎng)或菱形金屬網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)用5.5mm鋼

28、筋焊接，寬度應(yīng)在1.0m左右，網(wǎng)孔100100mm；用菱形金屬網(wǎng)時(shí)，網(wǎng)用8鐵絲編織，寬度也應(yīng)在1.0m左右。 噴層：厚度以3050mm為宜。,錨索：17.86300mm鋼絞線。 錨索托板：方形250250mm、厚20mm鋼板。 錨固劑：Z2350型樹(shù)脂錨固劑。每根錨索用4卷。 錨索布置：全斷面布置5根錨索。拱頂布置與中間；兩肩角巷道半圓拱中心呈45 角布置；兩幫各1根，位于直墻與拱交接處，呈15 角布置。排距為1.6m。張拉力12t。,采用的關(guān)鍵技術(shù)之二：錨索支護(hù),漿液：優(yōu)先選用化學(xué)漿液；采用水泥漿時(shí)水泥選用525普通硅酸鹽水泥，水灰比0.70.9，添加水泥重量1.52.5%的UNF復(fù)合早強(qiáng)減

29、水劑； 注漿孔深：283000mm。 注漿錨桿： 202500mm圓鋼制成，孔口段加工螺紋，注漿后用作錨桿。自螺紋向里600mm處開(kāi)始每間隔250mm加工一對(duì)8mm出漿孔。 封孔：可用質(zhì)量可靠的水泥藥卷封，長(zhǎng)度為500mm。 注漿控制：利用注漿量和注漿壓力控制。當(dāng)注漿到巷道表面大量跑漿時(shí)可停止注漿（但1小時(shí)后應(yīng)進(jìn)行復(fù)注）；或當(dāng)注漿壓力達(dá)到1.5Ma時(shí)停止注漿。 注漿時(shí)間：修復(fù)巷道及早進(jìn)行，新掘巷道在根據(jù)觀測(cè)進(jìn)行。 注漿順序：同一排由底角處依次向上注；排與排間交差進(jìn)行。,采用的關(guān)鍵技術(shù)之三：注漿加固,注漿孔布置：間排距為1.61.6m 。各注漿錨桿布置方案如圖。,底鼓機(jī)理：應(yīng)力變化造成巷道底板巖層卸載產(chǎn)生彈塑性變形向巷道內(nèi)鼓起；巷道兩幫在垂直應(yīng)力作用下擠壓底板向巷道內(nèi)鼓起；在上述應(yīng)力作用下底板破碎后產(chǎn)生的體積擴(kuò)大；水導(dǎo)致底板膨脹鼓起。 控制途徑：控制圍巖整體（包括頂板、兩幫）下沉；改變圍巖力學(xué)特性；底板表面破碎巖體峰后力學(xué)行為的控