并列式工字钢支架在深部巷道软硬岩交界面中的应用.doc

11#并列式工字钢支架在深部巷道软硬岩交界面中的应用 摘要：矿压与支护是煤矿井巷工程中一项复杂而重要的课题，而在深部巷道软硬岩交界面中此问题更为突出。本文根据软硬岩交界面的特点，总结分析了软硬岩中井巷工程所表现出的矿压规律，指出了软硬岩交界面中支护的设计原则和支护方式。同时，对11#并列式工字钢支架支架在深部软硬岩交界面中的应用进行了阐述。 关键词：软硬岩交界面 矿压规律 支护设计 一、 软硬岩交界面的特点 在煤矿的井巷工程的施工中，我们常遇到软硬岩交界面，此类岩石一般结构疏松、孔隙率大，胶结差、易脱落；受地质构造破坏，存在弱面、节理、裂隙，易破碎。当井巷施工遇到这种现象时，会给施工带来很大困难。软硬岩交界面的基本特点可概括如下：1、 强度低，自稳时间短，变形速度快，变形量大。2、 孔隙率小、含水量高，吸水或减水膨胀力大。软岩一般结构疏松、容重小孔隙率大，所以一般软岩开挖后，其膨胀率随时间呈增长趋势。3、 开挖后产生大松动圈。软岩地下工程开挖后，由于围岩强度低，或围岩处在高应力区等原因，应力很容易超过基本身强度，使周围产生松动，出现一个大的松动圈，松动圈厚度一般大于1.5m。4、 软硬岩出现明显的松动区，层理紊乱极易脱落，岩石破碎不易支护围岩整体稳定性差。二、 软硬岩交界面矿压显现规律开挖后，其矿压显现规律如下：1、 围岩变形与矿压显现有明显的阶段性。开挖后，围岩初期变形速度快，逐步过渡到比较稳定，之后变形速度又急速增加，最终促使巷道破坏。2、 围岩变形与压力变化有明显的空间效应。软岩巷道变形受空间的影响主要是埋深和所处的位置。3、 巷道底板含软岩时，易底鼓。4、 深部巷道沿全断面压力分布不均匀，沿巷道轴线方向有侧压。为此，在二矿三水平延深施工中，就出现了以上情况。三、软硬岩交界面巷道工程支护设计的基本原则巷道施工后，根据矿压显现规律，为充分利用围岩的承载能力，使巷道受力均匀，变形量小，对软硬岩交界面支护应采用以下基本原则： 1、支架材质的选择：1）、材料具有较高的抗拉、抗剪强度，并具有一定的抗压性能。2）、材料重量轻，加工成型方便。3）、材料刚度和强度要同喷射混凝土有较好的匹配。4）、材料要经济合理。2、搞清拟施工的巷道所处软硬岩交界面中岩石的物理化学性质，岩石力学特性及参数，制定支护方法。3、采用封闭围岩并结合围岩自身的承载力，使之成为整体对巷道进行支护。4、及时支护，用有较大的初撑力和增阻速度快的支架，来抑制围岩变形。5、采用加固与支护相结合，即对高地应力段要及时支护以保持围岩的自承强度。6、优化巷道的断面尺寸及几何形状，对底鼓严重、侧压较大的应采用受力近似圆形的封闭式支护。7、巷道施工完毕后，必须进行长期监测，发现问题及时采用补强措施，以保证工程的长期稳定。四、施工与支护形式根据普氏理论，对于那些围岩松散破碎的巷道，巷道掘出后在无支护的条件下，顶部岩石将要冒落，最后巷道顶部形成一个拱状，称为自然冒落拱。当巷道顶部周边只出现切向压应力而且数值比较小时，这时拱是稳定的，不易破坏。而当巷道的完整性较差，这时拱的平衡状态就会破坏，当围岩变形又较大时，仅凭初喷的混凝土和锚杆是难以维持巷道的稳定，及时架设复合性刚性支架有利于巷道围岩的稳定。由于软硬岩交界面巷道对围岩的敏感性强，所以在施工中掘进采用光面爆破破岩，预留光爆层。a) 光面爆破参数确定为：周边眼眼距为300mm，最小抵抗线为800mm，选用2#硝铵炸药，正向装药，孔口封堵300mm水炮泥，辅助眼距为450mm，掏槽方式采用楔形掏槽，采用14段毫秒延期电雷管全断面一次起爆。爆破后用人工风手镐修整至设计轮廓。b) 打眼，安设锚杆，在巷道顶部安设三根锚杆，锚杆角度垂直与巷道轮廓方向，锚杆采用161850mm钉式锚杆，快硬水泥药卷全长锚固，锚杆间距为800mm，排距为600mm。以加强顶板支护和保证安全。c) 架棚完毕后及时对巷道进行喷浆，保证巷道围岩的整体性。d) 现经过几个月的矿压观测，支架的最大变形量为：宽度2030mm，高度1730mm，围岩最大变形量为200mm，支架外观完好。从目前在二矿三水平105石门的支护效果来看，比较理想。五、结论采用11#并列式工字钢支架，解决了大雁地区深部软硬岩交界面支护的难题，有效的控制