矿软岩巷道支护现状及发展趋势

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 矿软岩巷道支护现状及发展趋势 【摘 要】矿软岩巷道支护是由 巷道环境所决定的，巷道变形乃至破坏 的原因通过分析得出相应结论，为矿软 岩巷道支护提供技术基础，面对不同原 因引起巷道损坏，要有不同解决方案。 中国论文网 /1/view-13039565.htm 【关键词】工程软岩；地质软岩； 软岩巷道支护 一、前言 矿软岩巷道是施工中较为危险， 易产生巨大人员财产损失的情况，遇到 矿软岩巷道我们要提前分析地质、做好 开挖前的准备工作，对相应的地点做好 具有针对性的支护，防止事故的发生， 做到早发现、早预防，早治理。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 二、软岩巷道变形原因分析 软岩包括工程软岩和地质软岩。 其中，软岩是指在公路开挖过程中，由 于施工扰动，风化，渗水等外力作用， 粘结作用差，易风化，软化系数低，自 稳定性差。一种特性差的岩体。在中国 西部的矿山建设中，白垩纪志丹群，侏 罗系安定组，直罗组和延安组跨越白垩 纪，具有水力丰富，岩性弱，地址条件 复杂等特点。其中，安定组含水软岩地 层和延安组水砾岩地层是弱软岩巷道施 工的技术难点。因此，以西部软弱煤层 软岩巷道支护工程为研究对象，提高软 岩巷道的支护强度，整体稳定性和自承 能力具有重大的科学意义和工程实际意 义。 （一）围岩矿物成分和结构 在西部地区的矿山建设过程中， 经常遇到工程软岩，具有碎裂，高地应 力，无力或极端弱点和膨胀等特点。建 设和支持这些项目的难度是西部地区矿 山建设面临的最大难题。对这种巷道机 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 理的研究应根据围岩的力学性质，水对 围岩的影响以及外力的影响进行。 在西部地区矿山建设中遇到的白 垩纪和侏罗纪地层中，岩体中存在大量 的蒙脱石，伊利石等亲水性矿物组分。 另外，软岩大多为泥状或凝胶状结构， 并且与水接触。高地应力效应会引起更 大的膨胀变形和破坏膨胀变形，加重巷 道围岩变形。 （二）水对围岩的弱化作用 工程软岩本身强度较低。在浸水 作用下，围岩强度减弱，强度明显下降， 进而扩大围岩松动区，导致围岩自承能 力下降，并增加在应力集中的程度。引 起巷道底部变形及其他侧向变形，引起 巷道支护结构破坏和破坏。另外，水对 围岩的弱化作用也体现在渗流水对裂隙 岩体的影响将改变岩体应力场分布，并 且此作用对于破裂围岩破裂面，加速裂 隙岩体裂隙的扩展。增加围岩变形速率 和概率。 （三）高地应力对围岩的破坏作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 用 隧道开挖将打破原始岩体的三向 力平衡状态，地面应力重新分布。特别 是开采深度越深，地应力越大，加剧围 岩应力集中，造成巷道明显的流变变形。 发生塑性故障。 围岩流变包括蠕变，松弛和弹性 后效应。周围岩石的流变特性受到外力 的显着影响。西部地区的水井受富水条 件影响较大，开采深度较大。高地应力 会加速围岩的流变变形，使巷道变形具 有长期的扩展趋势。 三、巷道围岩力学特性分析 （一）软岩巷道围岩三轴压缩实 验 围岩应力强度特征对巷道变形影 响较大。利用三轴压缩试验研究了齐沟 组合的强度特征。将从现场回收的土工 样品风干，粉碎，用 2mm 筛子过大， 然后加入水使扰动的岩石和土壤样品三 轴压缩。测试。压力和位移一般经历以 下几个阶段：在施加荷载的早期阶段， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 压力和位移以线性变化为特征，这一阶 段是弹性变形阶段，岩土w 不进入正 体；负荷保持不变，岩体蠕变特性； 增加一定围压，稳定围压，继续增加 轴压，此时岩样呈现弹性变形特征； 第二次保持相同的载荷时，岩石再次在 较高的压力下发生蠕变；进一步增加 围压，稳定围压，继续增加轴压，此时 岩样也表现出弹性变形的特征；当轴 向压力为 0.38kN 时，岩石会发生这种 损坏。 （二）软岩巷道围岩变形特性分 析 通过对齐沟煤矿软岩巷道的现场 勘察，发现软岩巷道变形规律具有以下 特点：地应力较低。该区域的公路属于 浅路，位于地表以下约 110 米处。地应 力不高，但屋面围岩强度较低，巷道变 形破坏的临界深度约为 180m。 围岩变形以垂直变形为主。通过 对巷道的观察，可以看到巷道顶板薄弱 的三明治，结构松散，坚固而低矮，变 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 形较大。屋顶的破坏与振动负荷有关。 隧道开挖过程中产生的振动荷载会导致 屋面软化层塌陷，加速围岩变形，使巷 道长时间不能稳定。中间层厚度变薄。 在隧道中，弱夹层的厚度从几十厘米到 几米不等，使得难以控制巷道的变形。 四、软岩巷道支护技术 （一）锚杆支护 目前的螺栓支撑理论主要包括悬 架理论，组合梁理论和压缩拱理论。螺 栓支撑技术主要包括金属锚杆，非金属 锚杆和锚索。金属锚主要是螺纹钢树脂 锚，灌浆锚（锁） ，钻锚锚和锚桁架。 其中，螺纹钢树脂锚和锚灌浆（电缆） 是中国的软岩隧道。螺栓支撑的主要形 式已被广泛用于中国西部的井筒施工和 巷道支护。但由于中国西部软岩巷道的 地质条件复杂多变，弱围岩与锚杆之间 的相互作用，锚杆与锚索之间的协调机 制以及锚杆与注浆之间的加固机制尚未 研究得十分清楚，尤其缺乏螺栓支撑参 数的通用性和定量设计理论。因此，未 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 来的锚栓支护应该集中在螺栓机构，螺 栓支撑设计理论以及螺栓支撑新材料上。 （二）锚网喷支护 螺栓和网状喷射支护技术是在螺 栓（缆索）支撑的基础上，通过连接钢 筋网和喷射混凝土形成的联合支撑体系。 锚网喷射支护技术的主要机理是充分发 挥锚杆的悬吊效果。同时，在围岩表面 安装金属网片，防止弱围岩的脱落，形 成刚柔联合支护类型。喷射混凝土不仅 可以在围岩开挖后立即关闭围岩，防止 围岩风化，还可以填补围岩裂隙，防止 围岩裂隙水渗流。与锚网支撑结构的联 合作业将显着提高支撑结构的整体稳定 性，增强支撑效果。与此同时，锚杆的 外部泄漏可能被喷射混凝土所困，以增 加巷道的美观性和舒适性。锚网喷支护 结构对浅埋软岩巷道具有良好的支护作 用。 （三）锚注支护 在充分发挥锚杆支护作用的前提 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 下，锚杆支护是注浆技术提高松动带围 岩稳定性的重要支撑方案，以提高软岩 巷道的支护效果。用于锚固和支护的螺 栓（电缆）主要为空心灌浆锚（电缆） ， 灌浆主要为水泥，水玻璃，CS 砂浆和 化学浆。锚杆支护机构主要是通过中空 注浆锚索（索）泵送高压泥浆，使泥浆 在破碎围岩范围内充分扩散，填补围岩 裂缝，通知停止裂缝流动水。泥浆固化 后，泥浆，锚杆与围压形成统一的支护 结构，有效提高围岩强度，控制围岩变 形。锚杆支护技术在极软弱破碎围岩巷 道中具有良好的支护作用，但支护费用 较高，且注浆的适用性受工程条件的限 制。 （四）锚网喷架支护 对于深部软岩隧道，仅使用螺栓 （绳索）支撑或锚网喷支护通常不能有 效控制围岩的变形，特别是对于具有显 着流变特性的弱岩体，流变变形会使巷 道产生大的收缩变形。因此，对于受水 影响的深软岩巷道和软岩巷道，难以保 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 证锚杆（索）的施工质量，在锚网喷支 护的基础上增加钢棚支护将有效改善支 护。结构的整体刚度，特别是限制软岩 的流变变形，会起到更好的支护作用。 目前，钢结构棚架的主要形式有：工字 钢，U 型钢和钢管混凝土托槽。上述组 合钢棚棚支撑和锚网喷支护形式将充分 利用锚杆的主动刚性支撑。利用钢框架 被动柔性支撑和刚性支撑，柔性支撑， 主动支撑和被动支撑相