軟巖巷道支護(hù)技術(shù)論文
軟巖巷道支護(hù)技術(shù)論文
軟巖巷道支護(hù)是煤礦巷道支護(hù)的難點和重點，下面小編給大家分享軟巖巷道支護(hù)技術(shù)論文，大家快來跟小編一起欣賞吧。
軟巖巷道支護(hù)技術(shù)論文篇一
深部軟巖巷道支護(hù)技術(shù)研究
摘要：礦山開采的深度逐年呈現(xiàn)增加的趨勢，由于深部軟巖具有顯著的非線性軟巖力學(xué)特性，因此其巷道支護(hù)問題成為研究的重點。本文主要分析了深部軟巖巷道支護(hù)技術(shù)及錨注技術(shù)的加固原理，最后從應(yīng)用實例的角度闡述了錨注技術(shù)的應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞：軟巖巷道;深部;錨注支護(hù);支護(hù)技術(shù);
0引言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的礦山資源開采日益增多，導(dǎo)致淺部礦產(chǎn)資源的減少，很多礦山的已經(jīng)進(jìn)入了深部開采。在國外的一些國家，如俄羅斯金屬礦的開采最深已經(jīng)達(dá)到了2000m，而印度和南非的金礦開采最深已經(jīng)達(dá)到了4000m。我國煤礦的開采深度也逐漸增年，增加的速度為8-12/m，部分煤礦開采地區(qū)如開灤、平頂山、徐州等地其開采深度已經(jīng)超過了1000m。深部開采的礦區(qū)，巖層具有軟巖的特性，巷道圍巖一直處于變形的狀態(tài)。在目前的礦區(qū)開采過程中，深部巷道大變形已經(jīng)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(wěn)定問題成了國內(nèi)外研究的重點。
1深部軟巖巷道支護(hù)技術(shù)
根據(jù)支護(hù)和圍巖的相互作用實質(zhì)，深部軟巖巷道的支護(hù)技術(shù)的可以分為3個階段：第一階段為砌碹和金屬支架等支護(hù)形式。砌碹主要是采用建筑材料水泥砂漿黏結(jié)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(chǎn)生的壓力。實踐結(jié)果已經(jīng)表明，隨著圍巖荷載的增大，砌碹表現(xiàn)出的承載能力也隨之提高。但是隨著目前礦山開采深度的增加，砌碹出現(xiàn)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，并且碹體經(jīng)常由于承載力而遭到破壞，所以對于一些地質(zhì)條件復(fù)雜或者是高應(yīng)力的軟巖巷道不能采取砌碹支護(hù)形式。金屬支護(hù)形式屬于被動支護(hù)的范疇，巷道圍巖表面放置支架，通過支架提供的外力起到支護(hù)的作用。支架分為剛性支架和可縮性支架，剛性支架會產(chǎn)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(fā)生;可縮性支架大大提高了軟巖的適應(yīng)性，利于實現(xiàn)讓支平衡，但是隨著開采深度的斷加，需要對圍巖的變形采取控制措施，需要大的支架，支護(hù)費用也隨之提高，支護(hù)效果的改善卻一般。經(jīng)過大量的實踐已經(jīng)得出結(jié)論：只是單純憑借增加支架剛度已經(jīng)不能滿足深部軟巖巷道變形的需要。
第二階段是采用錨索、錨桿等聯(lián)合支護(hù)的方式。這種聯(lián)合支護(hù)技術(shù)和第一種技術(shù)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(nèi)部具有某種相互作用的關(guān)系。這種支護(hù)方式中最常用的是錨噴支護(hù)，錨噴支護(hù)主要是采用錨桿和噴射混凝土支護(hù)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(hù)方式通過特定的形式如端錨、全長錨固等作用于巷道周邊的巖體上，約束巖體周圍的形變，具有經(jīng)濟(jì)性、密貼性及封閉性等優(yōu)點。這種支護(hù)方式在軟巖巷道中由于受到施工、錨固材料等的影響，其應(yīng)用效果十分不理想，實用性較差。但是隨著科學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了高強(qiáng)樹脂錨固螺紋鋼錨桿，這種材質(zhì)的錨桿克服了上述的缺點，在深井軟巖中應(yīng)用效果較好，發(fā)展前景廣闊。
第三階段錨注加固技術(shù)。這種技術(shù)在實施時，直接作用在巷道圍巖結(jié)構(gòu)，通過這種技術(shù)可以改變圍巖的應(yīng)力分布狀態(tài)，提高圍巖的力學(xué)性能。在破碎松散巖體中巷道注漿之后，破碎巖塊能夠重新膠結(jié)，形成整體的承載結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)和巷道支架共同作用，可以使圍巖在自穩(wěn)的同時減輕支架承受的負(fù)重。軟巖巷道注漿后，軟巖裂隙得到封閉，這樣水氣就不能浸入內(nèi)部巖體，在巖體外部形成保護(hù)層，有效防止自然因素如水害、風(fēng)化等的破壞，促進(jìn)了圍巖的長期穩(wěn)定。這種技術(shù)在較難維護(hù)的軟巖巷道中應(yīng)用廣泛，可以保證軟巖的承載能力。
從這三種技術(shù)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;只使用錨桿支護(hù)對范圍較大的破碎巖塊的效果不大;錨注技術(shù)結(jié)合了錨桿和注漿的方法，提高了軟巖的支護(hù)效果，可以有效解決節(jié)理裂隙發(fā)育的軟巖巷道支護(hù)問題。
2錨注技術(shù)的加固原理
錨注技術(shù)的支護(hù)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(fēng)化等自然條件的破壞，大大提高了其穩(wěn)定性。可以提高巷道圍巖松動圈內(nèi)破碎巖體的承重力及變形模量。因為松動圈內(nèi)較破碎的圍巖由破裂巖體弱面控制其強(qiáng)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宏觀強(qiáng)度，導(dǎo)致高應(yīng)力巷道圍巖易變形、不易維護(hù);由于漿液固結(jié)體的粘結(jié)力較大，對破碎圍巖起到粘結(jié)作用，因此碎脹巖體的黏聚力、彈性模量等會有所提高。因此，注漿后可以提高圍巖承受重力的能力，從而提高其穩(wěn)定性。這種技術(shù)主要由錨噴支護(hù)和注漿兩部分組成，注漿使圍巖裂隙得到填充，與錨噴支護(hù)一起形成一個多層組合拱，使支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體更加完整，提高了其承載力，擴(kuò)大了其有效承載范圍。
3應(yīng)用實例分析
3.1生產(chǎn)地質(zhì)條件
古漢山西大巷的巖層結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，根據(jù)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巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖構(gòu)成，其中泥巖主要富含軟弱夾層及泥質(zhì)成份，巷道由破裂圍巖構(gòu)成，節(jié)理發(fā)育;粉砂巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖的單軸抗壓強(qiáng)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，其在圍巖中占的比例為75%-89%;圍巖是具有代表的節(jié)理化軟巖，每立方米的平均體積節(jié)理數(shù)為12-32條，平均間距不超過0.2m;巷道埋深675m，水平應(yīng)力最高為25.0MPa。
3.2山西大巷采用的巷道支護(hù)技術(shù)分析
(1)該巷道第一次支護(hù)采用全封閉的支架和錨網(wǎng)支護(hù)。一次支護(hù)后圍巖釋放變形能，釋放的次數(shù)為4，每次釋放的空間為15cm。
(2)該巷道第二次支護(hù)采用錨注支護(hù)技術(shù)。經(jīng)過第一次支護(hù)，圍巖變形能得到釋放，等圍巖變形速度基本達(dá)到穩(wěn)定后，進(jìn)行注漿和錨桿支護(hù)，根據(jù)現(xiàn)場的測量和數(shù)據(jù)分析，圍巖變形速度基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時間至少為巷道挖掘1個月后。在注漿之前，巷道全斷面要進(jìn)行噴層厚度為5.0cm的噴漿。注漿加固參數(shù)：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(tài)其注漿壓力不能超過1MPa。錨桿加強(qiáng)支護(hù)時，錨桿為左旋螺紋鋼材質(zhì)，其規(guī)格為Φ2.0cm×2.4m，間排距為85cm×80cm。
3.3巷道支護(hù)之后的效果分析
巷道經(jīng)過二次支護(hù)后，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?shù)紫鄬σ平俣群蛢蓭拖鄬σ平俣?0d后都小于0.2mm/d。由此可知，該項技術(shù)可以有效保持巷道圍巖穩(wěn)定。
圖1經(jīng)過二次支護(hù)后巷道表面的變形速度
參考文獻(xiàn)
[1]把多恒.金川二礦區(qū)深部巷道變形與支護(hù)研究[J].中國礦山工程，2008，01：1-4+9.
[2]田敬海，柳敦國.深部巷道變形觀測與支護(hù)研究[J].山東煤炭科技，2007，03：69-70.
[3]胡社榮，彭紀(jì)超，黃燦，陳培科，李蒙. 千米以上深礦井開采研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].中國礦業(yè)，2011，07：105-110.
點擊下頁還有更多>>>軟巖巷道支護(hù)技術(shù)論文