高应力软岩巷道及底臌治理技术方案研究.pdf

高应力软岩巷道及底臌治理技术方案研究 于雪倩， 李勇强 山东科技大学土木工程与建筑学院， 山东 青岛 摘 要： 本文以北徐楼煤矿为例， 针对具有明显的深部软岩特征的煤矿， 在保证 深部巷道围岩稳定下， 通过改变巷道支护结构、 对深部巷道进行系统研 究等方面对深部高应力软岩巷道治理及防治底臌技术提出研究方案。 工程实践表明： 方案的实施能够有效解决由于巷道埋深大、 岩层松软等 产生的巷道大变形、 破坏、 冒顶等问题， 保证了巷道长期稳定。 关键词： 软岩支护 深部巷道 高应力软岩巷道 底臌技术 工程背景 北徐楼煤矿 水平轨道巷、 皮带巷及支架硐室巷等三条巷道 均位于砾岩、 细粒砂岩、 泥岩、 砂质泥岩以及煤层底部泥岩、 细粒砂岩、 三灰中。且穿过 断层、 断层、 断层等断层， 构造裂隙发育， 受 断层影响， 岩层倾角变化大， 多具擦痕和滑面。三巷道埋深均在 以上， 出现了明显的高应力矿压显现。 巷道施工后 天开始变形， 一个月左右出现开裂破坏， 巷道 拱顶及两肩窝开裂后下沉达 左右， 一般下沉量在 左右， 钢筋网、 钢筋带挤弯暴露， 喷射砼开裂剥落， 个别锚杆被 拉出。两帮收敛变形位移量多在 左右， 局部喷层开裂， 底 部内移量更大。部分地段底臌严重， 有的 ， 最大达到 以上。 研究内容与预期目标 （ ） 研究内容。针对目前 水平巷道支护中存在的问题， 开 展巷道支护及底臌防治技术研究。主要研究内容为： 分析巷道破坏 及底臌的各种影响因素， 根据巷道的矿山压力显现规律， 提出已掘巷道 及底臌加固设计方案； 根据 水平巷道地质状况， 研究确定新 掘巷道支护方法， 提出新掘巷道支护设计方案； 进行井下工业性试验 与矿压监测。针对现场情况采用合理的加固技术控制巷道变形及底 臌。 （ ） 预期目标： 彻底解决 水平巷道支护及底臌问题， 巷 道变形量控制在设计范围内； 通过巷道治理治理降低巷道返修工程 量， 巷道失修率控制在 以内， 严重失修率控制在 以内。 研究技术方案 治理的思路 根据 水平巷道破坏影响因素分析， 巷道所处层位， 埋藏较 深， 压力相对较大； 加之围岩软弱。巷道掘进后应力重新分布， 局部产 生应力集中， 将使围岩呈现不同程度的变形破坏。综合上述分析控制 巷道稳定要从以下方面进行： （ ） 巷道掘进后及时进行锚网支护， 防止 围岩泥化、 膨胀； （ ） 应尽早加固巷道软弱围岩的帮和角， 在两帮和角 部形成自承能力较高的承载拱， 以控制两帮和底角围岩塑性区的发展， 提高巷道两帮与角部， 减少两帮下沉量及由于帮下沉导致挤压底板向 巷道空间的滑移鼓起量和破碎膨胀量； （ ） 巷道治理坚持抗让结合、 整 体加固原则， 初次支护要让支护结构有一定的变形空间， 二次支护要强 化支护强度， 进行刚性支护， 且应进行整体加固， 以防底臌。 治理的措施 根据分析， 水平巷道控制方案选择时应考虑提高围岩的自 承能力和稳定性。基于此应采取整体加固防治措施。由于 水 平巷道地应力大、 构造复杂、 围岩强度较低， 在支护过程中应将围岩作 为整体考虑， 加强对巷道顶板及两帮的支护。利用锚索支护技术， 将上 覆不稳定岩层压力转移到深部稳定岩层， 从而避免或减轻底臌发生。 这样更有利于巷道底板稳定。为控制巷道整体变形， 在锚网索喷支护 基础上， 应采用 型钢全断面封闭锚架整体加固结构， 防止巷道变形 破坏。 巷道加固技术方案 在巷道控制方法选择时本着先易后难、 先简单后复杂的原则， 根据 底臌变形程度提出以下加固技术方案： （ ） 新掘巷道采用锚网索带喷初次支护、 整体 型钢锚梁二次加 固技术方案。巷道掘进后， 采用锚网索带控制巷道围岩， 在巷道底板起 ， 按 角向下打底角锚杆做为初次支护， 允许巷道支护结构有 一定的变形让压， 但不能变形过大； 在耙装机后进行整体 型钢锚梁 二次支护， 作为刚性支护， 以控制围岩变形。 型钢由四节组成一封闭 形， 底板一节做成反底拱结构， 以控制底臌。底臌严重地段可在底板与 反底拱之间的空间用炉渣充填。 加固技术参数： 初次喷层： 喷射厚度 ， 混凝土； 拱顶 锚索： 由 钢绞线制作， 规格 ， 拱顶每断面布 置 根锚索， 锚索排距， 锚索由三支锚固剂锚固， 锚索张拉力设 计； 高强锚杆： 规格 ， 两支锚固剂锚固， 每断面布置 根锚杆， 间排距 ， 两底角锚杆向底板下扎 角度， 锚杆 拉拔力设计 ； 型钢棚： 采用 型钢制作， 三节组成由 型卡连 接， 型钢棚排距 ， 中间由 型钢棚连杆连接， 每断面 组连 杆； 型钢底梁： 采用 型钢制作， 型钢两端截成直角与钢棚用 型卡连接， ， 型钢底梁排距 。底梁下铺设 钢筋网， 并喷射 厚 混凝土垫层， 若遇断层破碎带时， 可铺设炉渣混凝土代 替喷射混凝土， 以增加其底板的缓冲作用； 水沟： 为安全起见， 将水沟 移至巷道中间， 也便于安装底梁； 钢筋梯： 锚杆、 锚索间采用钢筋梯沿 巷道轴线纵向连接。 （ ） 已掘巷道修复加固可考虑两种加固方案： 拱帮采用锚网带 喷加固、 底板采用 型钢底梁 锚梁锚索加固技术方案。已掘巷道由 于地应力较大， 产生不同程度的变形破坏， 根据变形状况， 分析认为可 采用适当破帮找平后， 拱帮进行二次锚网喷加固、 底板采用 型钢底 梁支护并用锚索将底梁锚固到围岩中。 加固技术参数： 普通高强锚杆： 规格 ， 两支锚固剂 锚固， 每断面布置 根锚杆， 间排距 ， 两底角锚杆向底 板下扎 角度， 锚杆拉拔力设计 ； 二次喷层： 喷射厚度 ， 混凝土； 钢筋梯： 采用 钢筋制作， 规格 ， 沿巷道轴线纵向布置， 一支钢筋梯连接两根锚杆； 金属网： 金属网采 用 钢筋制作， 网片 ， 网格 ， 全断面铺 设； 二次喷层： 喷射厚度 ， 混凝土； 底板底梁： 采用 型 钢制作， 底梁中心下落 ， 形成弧形结构， 排距 。底梁采 用 的锚索拉紧， 每一底梁设三根锚索， 锚索张拉力 ； 底梁下铺设 钢筋网， 喷射 厚混凝土； 巷道水沟： 移 至巷道中间位置。规格 。拱帮加固结构不变， 仍为锚网带 喷结构， 底板采用大直径灌浆锚索加固方案。加固技术参数： 普通高 强锚杆： 规格 ， 两支锚固剂锚固， 每断面布置 根锚杆， 间排距 ， 两底角锚杆向底板下扎 角度， 锚杆拉拔力 设计 ； 二次喷层： 喷射厚度 ， 混凝土； 钢筋梯： 采用 钢筋制作， 规格 ， 沿巷道轴线纵向布置， 一 支钢筋梯连接两根锚杆； 金属网： 金属网采用 钢筋制作， 网片 ， 网格 ， 全断面铺设； 二次喷层： 喷射厚度 ， 混凝土； 大直径锚索： 锚索孔径 ， 内装 钢绞线双束锚索， 锚索采用 ； 砂浆灌注， 设计张拉力 （ 每根钢绞线 ） ， 规格 ， 锚索每断面一根， 排距 ； 底板 锚索横梁： 采用 号钢轨制作， 横梁长度 ， 由锚索紧固在底板 围岩中。修复巷道加固方案比较： 方案 安全可靠， 但施工成本相对 较高， 方案 施工成本低， 速度快， 但安全性有待进一步探讨。建议采 用方案 进行施工。 结语 随着煤矿开采深度的不断增加， 井下煤矿巷道将（ 下转第 页） 年第 期（ 总第 期） 江西建材 勘察与测绘 阶段生产单独形成的 层、 层、 层、 层等有关数 据层中的有效数据记录只涉及发生变化并经核准的区域范围和前期地 理国情普查生产数据成果进行合并后， 在该区域范围内， 使用核准阶段 的元数据记录进行替换， 前期此范围内生产阶段记录的内容不做保留。 质检检查工作 标准时点核准严格执行普查的各项质量要求， 坚持“ 二级检查、 一 级验收” 制度， 对普查工作质量和成果质量实行有效控制。分级负责、 层层把关、 明确质量责任、 落实质量管理措施的目的， 确保普查成果的 完整性、 客观性、 准确性和权威性。 标准时点核准一、 二级检查内容和要求按照前阶段国情普查规定 执行。标准时点核准主要以内业检查为主， 内业检查针对变化图斑检 查比例 ， 外业一查针对内业不能判读出具体变化类型的变化图 斑按面积 比例抽查， 外业二查针对内业不能判读出具体类型的变 化图斑按面积 比例抽查。 结束语 我省首次开展地理国情普查工作， 与以前的基础测绘工作有所不 同， 对测绘人员来说是一项全新的工作， 通过此次普查工作， 我们转换 观念， 总结经验， 将为今后地理国情普查工作打下良好基础。 参考文献 地理国情普查数据采集技术方法 ， 江西省第一次地理国情普查标准时点核准实施方案 ， 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 （ 上接第 页） 察方与地基设计方及时进行沟通， 可减少施工过程中 的损失， 同时也能杜绝施工过程中的安全隐患。 结束语 岩土勘察和地基设计工作质量的好坏， 会直接影响到今后建筑物 的质量。在某种程度上， 它左右着中国经济发展的速度。因此， 这两个 行业需要进行更加严格的行业要求， 政府也应及时干涉， 提升这两个行 业的工作质量， 并完善相关的法律政策， 才会让这两个行业更好的为社 会做出应有的贡献。 参考文献 潘广灿， 张金来 对岩土工程勘察与地基设计若干问题的认识 探矿工程： 岩土钻掘工程， （ ） ： 朱世奇 岩土工程勘察与地基设计中的问题与处理措施 江西 建材， （ ） ： 汪永忠 关于岩土工程勘察与地基设计问题的探析 低碳世界， （ ） ： 作者简介： 江贤锋（ 年生） 男， 河南信阳， 高级工程师， 本科， 从 事岩土勘察工作 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 。 （ 上接第 页） 讨论 岩土工程地质勘察是一项较为复杂的工作， 其中涉及到多种技术 的综合运用， 呈现出多变的特点。而当前的岩土工程地质勘察工作中 还存在较多不足， 严重影响岩土工程的建设质量。所以相关单位需要 对存在的问题有所重视， 并采取有针对性的措施， 从而保障岩土工程的 整体质量。 参考文献 宋长明 岩土工程中基础地质勘察技术的探讨 科技创新与应 用， （ ） ： 贾男 关于岩土工程地质勘察相关问题的探讨 民营科技， （ ） ： 作者简介： 梁崇才（ 年 月生） ， 男， 汉族， 四川省遂宁市蓬溪 县人， 职务 职称： 本科生， 学历： 本科， 研究方向： 工程地质 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 。 （ 上接第 页） 特征， 通过测量结果获取电离层改正数， 从而提升测量 精度。 结束语 总而言之， 在工程测量工作中应用 技术之后， 可以将其工作效 率提升， 降低测量误差的产生， 有很大的发展前景。不过， 在 测量 中， 其精度会受到接收设备、 卫星信号传播和 卫星等因素的影响， 导致误差的出现， 我们必须利用有效的对策， 对其精度进行控制， 从而 确保工程质量。 参考文献 宋德军 技术在水利工程测量中的运用研究 黑龙江水利科 技， （ ） ： 彭镜源 技术在工程测量中的应用研究 科技与创新， （ ） ： 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 （ 上接第 页） 处于较高的地应力环境， 井下巷道支护及稳定性难以 保证。通过研究软岩巷道底臌的机理， 提出控制底臌的控制技术， 在复 杂的软岩支护中， 有效地控制了巷道底臌， 取得了令人满意的效果。 参考文献 何满潮， 谢和平， 彭苏萍， 等 深部开采岩体力学研究 岩体力学 与工程学报， ， ， （ ） ： 贺永年， 韩立军， 邵鹏， 等 深部巷道稳定的若干岩石力学问题 岩石力学与工程学报， ， （ ） ： 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 （ 上接第 页） 参考文献 - ：， 文康、 梁庚辰 总径流线性响应模式与线性扰动模型， 水利学报， ， （ ） ； 作者简介：