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软岩动压巷道围岩控制与技术读书报告姓名:李艳波专业：采矿工程学号：0701101任课教师：王卫军1.超化煤矿软岩巷道合理支护技术研作者：王登星 单位：郑煤集团 超化煤矿, 河南 新密发表刊物：矿山压力与顶板管理摘要: 利用围岩松动圈理论, 对在超化煤矿松软破碎围岩中掘进巷道的支护问题进行研究, 提出一套系统的支护方案、支护参数及施工技术, 经过现场实验取得了良好的效果。这一支护技术具有较高的经济效益和推广价值。关键词: 松动围岩; 软岩支护; 经济效益主要内容：1、工程概况长期以来, 超化煤矿的巷道支护问题一直是影响煤矿生产、安全的重要问题。随着开采水平的延深, 在浅水平没有显现的巷道压力现象越来越突出, 支护问题越来越严重。22 皮带和轨道下山从-200 m 开始U 型钢出现扭曲变形, 巷道变形、冒顶、底板底鼓, 至-250 m 以下巷道严重变形而不得不进行反复返修。为了减少返修量和返修次数, 并为下部新掘巷道设计合理的支护方式, 超化煤矿与中国矿业大学合作, 对超化煤矿的软岩支护进行研究, 以期解决超化煤矿在-300 m 水平左右的巷道支护问题。2、巷道支护方案及参数设计根据超化矿井的具体条件和围岩松动圈的测试结果,超化矿井22下山水仓通道可以采用以下几种支护方案:锚喷网+锚索支护;锚喷网+U型钢支护;锚喷网支护。考虑到开巷后的大松动圈围岩变形,预留围岩变形量150 mm,即本次试验巷道的最大允许收缩量为150 mm侧。根据围岩松动圈实测结果,考虑到水仓通道服务年限长,围岩松软破碎等条件,确定选用锚固可靠、锚固力大的树脂锚杆,杆体材料为520 mm螺纹钢,每孔安装两个树脂药卷,分别为K2350和Z2350,锚固长度1000 mm,设计锚固力80kN。经计算,锚杆的有效长度L=1. 90 m,因此决定采用长度为1.90+0.10=2.00 m的树脂锚杆,锚杆成矩形布置,其间排距为0.65 m0.70 m,托板为8mm厚150 mm150 mm的方形钢板,要求锚杆的锚固力达80 kN以上,组合拱厚度为1.20 m。3、锚喷网施工技术试验巷道的锚喷网施工工艺顺序为:光面爆破清除浮岩及围岩表面冲洗喷射混凝土30 mm打锚杆眼铺网安锚杆、压网喷射混凝土50 mm,完成第一次支护。通过收敛变形观测和围岩松动圈测试,巷道变形在2个月后趋于稳定、基本上不再发生宏观破坏后,进行剩余40 mm混凝土的喷射工作或在局部破坏地点进行第二次补打锚杆工作。4、支护质量监测支护能否成功,锚杆的锚固力至关重要。因此在施工过程中,必须经常监测、抽查锚杆锚固力,保证锚杆锚固力达到设计要求。在巷道试验过程中,共进行两次共六根锚杆拉拔力试验,除有3根锚杆小于80 kN外,其他均能满足设计要求。5、技术经济效益与原设计的1m 2架U 25相比,1 m巷道节约成本330元,更重要的是保证了生产安全,减少了返修量。试验巷道的支护成功,为超化矿下一步新掘巷道的支护提供了切实可行的方案,也为下一水平的开采奠定了理论基础。2. 大采深软岩巷道支护优化研究作者：毛国力、骆志宽 单位：峰峰集团有限公司九龙矿,河北邯郸发表刊物：华北科技学院学报摘要:通过对北二采区轨道下山和北二煤仓里外200m范围做的支护研究,利用软岩支护应采用全长锚固、及时支护、高承载力和较好的可缩性的锚杆。初喷超前支护及时封闭围岩,支护设计以树脂锚杆为支护主体,利用锚索增加支护承载能力,以及钢筋网增加表面刚度。采用锚、网、喷+锚索的联合支护形式,局部加套U钢全断面加固取得了很好的效果。关键词:大采深;软岩;联合支护主要内容：九龙矿井田采深大,矿压高,巷道支护难度大,失修严重因此,急需解决九龙矿大采深矿井的巷道支护的难题,特别是北二采区轨道下山和北二煤仓里外200 m范围内的巷道支护的科学方案和合理支护参数。考虑到圆形巷道断面其底板施工难度较大,为方便施工,决定选用缺圆拱型断面。U钢支护采用马踢型支护形式。支护形式如下图:在加36U钢全断面支护的巷道的顶底板收缩变形较小,但有个别U钢卡子的螺栓被拉断现象;没有加底拱36U钢支护的巷道,顶板离层显示数据较小,但底板凸鼓明显,巷道整体收缩变形,顶底板移近量平均9 cm/月,有36U钢压歪、压裂变形现象;交叉点使用的锚网喷加索联合支护,巷道表现为整体下沉、底鼓,需扩巷道挑顶重新支护,挑顶后锚索外露1118 m,说明顶板下沉较大。结论：通过一年的矿压观测和资料分析:锚、网、喷+锚索的联合支护形式有效地提高了北二煤仓段巷道受深部围岩的承载能力及抗变形能力,确保了该段巷道围岩的稳定。经过锚、网、喷+锚索的联合支护技术在九龙矿大采深软岩巷道的施工应用,与普通锚网喷相比巷道支护效果明显改善,为以后在其它巷道施工中推广软岩支护提供了宝贵经验,与其它支护相比,施工安全,可以降低成本和工人的劳动强度,取得较好的经济效益。3、大雁矿务局软岩支护的实践作者：何福林 单位：大雁矿务局发表刊物：中国煤炭摘要：大雁矿区的煤系宕层强度低、吸水性强、胶结程度低,孔隙率大,是典型的软岩矿区。介绍了大雁护务局综合治理软岩的项措施,它们是治理井下水患、正确选择巷道层位、合理选择巷道形状、机掘破岩和因地制宜选择巷道支护形式。关键词：软岩、巷道支护、大雁矿务局主要内容：过去,我们对软岩的属性缺乏深入系统的研究和分析,不注重综合治理,一味采取传统支护方式,单纯依靠提高支护刚度或支护密度来承受围岩的压力。开巷即支,坏了就翻,其结果是得不偿失,有的巷道料石暄支护翻修多次,巷道维护费用高,影响生产系统的正常运行,企业经济效益难以提高。面对这些困难,我们紧密依靠科技进步,加强管理,从实践中摸索出一套适合大雁矿区地质条件的软岩巷道支护方法。1、综合治理井下水患，2、正确选择巷道层位，3、合理选择巷道形状，4、发展掘进机械化，5、因地制宜选择软岩巷道支护形式。包括：（1）在回采巷道大面积推广锚杆支护，（2）在岩巷推广应用锚喷网支护技术，（3）条带碹加木砖半柔性支护，（4）金属支架支护，（5）联合支护技术，（6）对料石碹巷道的修复。4、高地应力软岩巷道锚注支护技术作者：史厚桃,王明刚 单位：淮北矿业集团公司朱仙庄煤矿,安徽宿州发表刊物：煤炭技术摘要:从巷道围岩所处具体层位、岩性和巷道压力显形特点等方面入手,选择巷道支护形式,并通过巷道的实验,找出适合朱仙庄矿高地应力软岩巷道的合理支护参数,解决部分软岩巷道支护问题,缓解软岩支护矛盾,以达到永久支护效果。关键词:高地应力;软岩;锚注支护技术主要内容：淮北矿业集团公司朱仙庄矿地压大,巷道受压变形严重,巷道失修表现为轨道运输大巷需经常性改棚、卧底、多处水沟不通、巷道断面小、无人行道或安全间隙不够,远远满足不了安全行车的需要,风管、水管、电缆等吊挂困难;皮带大巷由于底鼓、收缩、变形严重,无安全间隙、无检修道,不利于皮带维护和正常运行,给“一通三防”、采掘顶板、巷道维修和机电运输管理均造成极大困难,难以满足生产需要。支护机理:主要着重于联合支护结构,改变或充分利用围岩自身的承载能力,实现主动支护,保证支护结构的稳定性。但充分考虑到巷道受压影响的特点是侧压和顶压较为集中,因此重点在顶、帮、底角加大注浆量,使围岩裂隙得到充分胶结,形成整体。施工方法：原则上采用喷、锚、绳、喷、锚注、锚索补强联合支护体系。施工顺序:先拉掉原U型棚后的背板,找顶后再用风镐挖掉两棚之间的原喷浆层。把原U型钢棚顶部挖空,使轮廓比设计大200250 mm,然后初次喷浆、打锚杆、挂绳、每3 m加打1根锚索;够20 m距离时进行复喷,复喷厚度5075 mm,两次厚度达到100150 mm。待复喷层终凝后打注浆锚杆、注浆,当注浆压力达到1.52.5 MPa,并稳定5min后即可停止注浆,再用快硬水泥卷把锚杆孔口封堵严实。5、极软岩巷道耦合支护技术研究 作者：赵华玮,代学灵 单位：焦作大学,河南焦作发表刊物：矿山压力与顶板管理摘要:极软岩巷道具有高地压、难支护和持续变形破坏的工程特征,实践表明,现有支护难以控制。通过对围岩变形破坏机理分析研究,提出一次支护围岩“卸压”与二次支护围岩“增强”的耦合控制准则及设计参数,经工业性试验,矿压监测表明,控制了围岩的强烈变形、保证了巷道的稳定,具有显著的技术经济效益。关键词:极软岩;卸压与增强;试验;监测主要内容：方庄煤矿东大巷标高-550 m,垂深650 m,巷道布置在泥岩、粉砂岩、砂质泥岩和泥页岩等互层岩组中,受区域构造应力影响,给巷道支护造成很大困难。作者在已有研究成果的基础上,根据方庄煤矿东大巷软岩的工程特征、变形机理,提出一次支护“网棚卸压”支护,二次支护“锚注增强”支护的耦合控制准则。即:巷道掘进中,紧跟工作面铺网架棚。峰后巷道表面集中应力大于围岩强度,使围岩产生剧烈的变形破坏,随着巨大膨胀塑性能在支架上的作用及为保持支架稳定,通过人为的方法从网孔中及时定期释放表面围岩、卸压释放能量,以减小围岩对支架的作用。通过围岩的变形卸压和松动圈的增大、发展、趋稳,选择恰当时机喷浆封闭围岩,适时二次耦合注浆加固,以达到永久支护的目的。 通过极软岩巷道耦合支护技术研究,得出如下结论:(1)分析了“卸压”与“锚注增强”支护机理。为大变形、难支护和持续变形破坏的极软岩巷道支护控制设计提供了依据。(2)研究了一次支护“网棚卸压”和二次支护“锚注增强”支护的方案、参数设计、施工工艺和困难条件下的高效化学注浆技术等成套技术。(3)矿压监测结果表明“,卸压”与“增强”耦合支护技术控制了极软岩巷道的强烈变形、保持了巷道稳定,具有推广应用前景。6、离散膨胀性软岩控制及支护技术作者：曹耀丰 单位：霍州煤电集团公司发表刊物：山西焦煤科技摘要：李雅庄矿井巷道变形量过大,断面收缩太快、锚杆失效、支架损坏、底鼓严重,某些区段巷道收缩近乎于零,直接影响生产安全。经多次返修,平均返修费用3.6万元m,局部高达5.4万元m,收效甚微。为有效解决这一困扰矿井生产和安全的技术难题。本文针对李雅庄矿特殊的软岩巷道条件,在分析研究引起李雅庄矿井巷道变形主要矿压因素的基础上,探讨研究该矿巷道变形规律,通过长期试验研究,总结出了李雅庄矿软岩控制及支护理论,为控制该矿巷道严重变形寻找到了一条有效途径。关键词：膨胀;软岩;控制;技术主要内容：李雅庄井田煤层埋藏深,平均550m650 m,地应力大,矿压显现明显,矿井主要运输大巷为+355水平,自开采以来,由于岩性差、裂隙发育、构造等原因造成大巷在掘进和维护过程中,出现巷道变形量过大,断面收缩太快、锚杆失效、支架损坏、底鼓严重等一系列矿压显现问题。本次研究确定的基本工作思路为,找准引起李雅庄矿井巷道变形主要因素,寻求解决巷道变形的手段。在充分掌握和了解国内外软岩控制发展及支护理论的基础上,分析研究软岩的基本力学特性和软岩巷道变形破坏规律,探讨研究李雅庄矿软岩控制及支护理论。本次研究试验地点选择在具有较强代表性的355运输大巷和北运大巷。我国软岩支护技术基本上是采取以锚喷支护为主的联合支护技术,采取二次支护理论,通过观测,确定最佳支护时间对巷道进行二次注浆支护,达到最佳的支护效果。1)进行断面选择:通过对井下巷道的观测和实验,确定巷道的断面以半圆拱为最理想施工断面。2)通过对以往施工和损坏巷道的松动圈测定,确定锚杆的长度以2.5 m最为合适,同时辅助9.3m的锚索。3)为减少巷道破坏,提高围岩自身的抵抗强度,爆破采用光面爆破。通过加固以后的355大巷在受断层的影响下,巷道的变形和破坏得到良好控制,除表面原有的喷层部分脱落外,没有发现其他破坏,巷道围岩保持了较好的完整性。并很快趋于稳定,由此可见,355大巷的加固设计在技术上是合理的。7、联合支护在软岩巷道中的应用作者：马宏军 单位：铜川矿务局发表刊物：陕西煤炭技术摘要：介绍铜川陈家山矿的软岩支护经脸,通过对比分析,肯定了锚网喻和钢筋混凝土联合支护的实用性与可行性。关键词：封闭围岩；初喷；复喷；永久性支护；巷道表面位移主要内容：陈家山矿年生产能力150万t,主采侏罗纪4煤层,平峒运输大巷原设计布置在三叠纪砂岩中,主要采用直墙半圆拱料石碹支护。二三采区间大巷穿过煤层底板的根土岩花斑泥岩,巷道变形,地鼓量大,两侧墙内移大,水沟破坏,冒顶片帮时有发生,严重失修达950m。不得已架设临时木棚,改为单轨运行,但仍不能有效地控制围岩,巷道维修量大,工程造价高。针对陈家山矿的软岩特征,在二三采区之间开设绕道,采用锚喷与钢筋混凝土联合支护,有效地解决了膨胀性极强的软岩支护问题。施工工艺：拆除原木支架修整巷道断面初喷50mm封闭顶板顶部锚网喷支护装矸刷帮起底对两帮初喷50mm的混凝土锚网支护全断面复喷。8、柳海矿井底车场软岩支护对策研究作者：何满潮 单位：中国矿业大学北京校区发表刊物：矿山压力与顶板管理摘要:本文以柳海矿深部第三系HS型工程软岩的井底车场的返修工程为依托,描述分析了该矿的非线性大变形现象,通过应用转换复杂型力学机制到单一型力学机制的支护思路,提出了可行有效的支护对策,从而达到了成功支护的目的。关键词:深部;HS型工程软岩;非线性大变形现象;支护对策主要内容：柳海矿井底车场处围岩变形破坏情况异常严重,变形速度快,变形量大,呈现出明显的非线性大变形的变形破坏现象,等候室在开挖后,无支护情况下,发生严重的变形破坏,几天就无法进人。根据现场工程地质调查及物化实验报告,可确定该井底车场的围岩为高应力膨胀型软岩。这是软岩巷道支护中最难控制的一类。通过现场工程地质调查和室内实验等各种手段,准确地确定软岩变形力学机制,继而采用合理有效的支护技术,逐步将复合型变形力学机制转化为单一型,从而最终达到成功支护的目的。在这一原则的指导下,经现场工程地质初步调查分析,确定了该井底车场ABDBA复合型变形力学机制,即:含粘土矿物的分子吸水膨胀机制、重力和工程偏应力机制及软弱夹层走向型的复合型变形力学机制。据现场支护条件及现有支护技术,各变形力学机制对应的转化技术为:A型:翻修、柔层释放变形能及喷层封闭;BD型:锚网索耦合支护技术,双层桁架支护技术;BA型:锚杆布置三维优化技术。随着地下深部开采的逐步延伸,深部软岩支护问题会日益突出,呈现出非线性大变形的现象,旧的支护方式在这种情况下已无法凑效,本文使用“准确确定软岩变形力学机制,继而应用合理有效的支护手段逐步把复杂的变形力学机制转化为简单的变形机制”的支护思路,成功地解决了柳海矿井底车场返修巷道的支护难题,支护效果良好。9、柳海矿运输大巷返修工程深部软岩支护设计研究作者：何满潮 单位：中国矿业大学（北京）岩土工程研究所发表刊物：岩土工程学报摘要：通过现场调查、室内试验以及理论分析，柳海矿运输大巷支护现状进行分析研究，结破坏原因。根据现场工程地质条件、岩石特性和破坏特点，确定软岩变形力学机制为高应力膨胀性软岩，并提出采用预留刚隙柔层支护技术进行支护。关键词：运输大巷；返修工程；深部软岩；预留刚隙柔层支护主要内容：本次进行支护设计的巷道为?480 m运输大巷(I段)。巷道设计长度：850 m。运输大巷地面相对位于矿区中央，自南山高尔夫会馆保安煤柱穿过，北至海岸线。地面标高+10.3 m+25.74 m。属开拓巷道。根据现场工程地质调查及资料分析，可以确定运输大巷巷道围岩为高应力膨胀型软岩，该类软岩是软岩巷道支护中最难以控制的一类。根据理论分析和大量工程实践，作者曾提出将软岩巷道变形力学机制分为三大类，即物化膨胀类、应力扩容类和结构变形类，各类中又依据引起变形的严重程度不同分为A、B、C、D四个等级，共13种基本类型。软岩巷道的变形力学机制通常是3种以上变形力学机制的复合型。软岩巷道难支护的根本原因是其具有复杂的变形力学机制。成功进行软岩巷道支护的关键是：(1)正确地确定软岩变形力学机制；(2)有效地将复合型变形力学机制转化为单一型；(3)合理地运用复合型变形力学机制的转化技术。在这一原则的指导下，经过现场工程地质初步调查分析和微观试验，确定了运输大巷巷道围岩含有大量吸水膨胀的泥质（主要成分为粘土矿物）岩层，且巷道变形严重程度与埋深有关，同时受巷道所在岩层结构控制。因此，可将研究巷道围岩的变形力学机制确定为IAIIBDIIIBA复合型变形力学机制，即：含粘土矿物的分子吸水膨胀机制和重力、工程偏应力机制以及软弱夹层走向型的复合型变形力学机制。支护方式：根据对巷道变形力学机制及转换对策的分析，对该巷道进行返修时，根据具体工程地质条件,采用预留刚隙柔层支护技术，即：锚网索喷耦合+双桁架加强支护方式。施工工序：断面成形移前探梁铺顶网超前支护出渣联顶网及挂网铺联帮网及挂网预喷浆初次支护打底角锚杆清底初喷混凝土下一个锚网喷支护循环卧底及浇底架设工字钢桁架浇筑底板混凝土复喷混凝土永久喷射混凝土。结论：通过现场实施情况及理论分析，作者认为针对柳海矿高应力膨胀性软岩，采取刚隙柔层支护方式是可行的，并且值得在类似柳海矿的第三系软岩的矿区推广应用。从而达到在服务年限内一次支护的目的。使用该支护方式最重要的是确定合理的支护顺序，以及恰当的支护时间。因此必须认真进行矿压观测，准确记录数据，为巷道支护优化设计提供资料。10、煤矿软岩巷道变形力学机制作者：王宏平 单位：峰峰集团有限公司羊渠河矿技术部,河北邯郸发表刊物：黑龙江科技信息摘要:随着开采深度的加大,越来越多的矿山受到了软岩的影响。就煤矿而言,软岩巷道对施工、安全、支护都带来诸多不便,为找到其变形原因,从前人研究出发,力求找到其变形原因,为以后的工作打好基础。关键词:煤矿;软岩;变形主要内容：煤矿软岩巷道工程作为软岩工程的一个主要组成部分,其支护理论必须以符合软岩塑性大变形力学特性的软岩工程力学理论为基础。软岩工程力学是近年来发展起来的,是与岩石力学有关的一门新兴力学分支,它是借助工程地质学和大变形力学的集成分析方法,研究在工程力扰动作用影响范围内软岩工程岩体的力学行为的科学。应力扩容型的变形力学机制有以下几方面: 1）构造应力机制，2）水的作用，3）自重应力，4）工程偏应力。在研究了软件岩变形的基础上,用工程地质学研究和非线性大变形力学研究相结合,建立以软岩的概念及分类、软岩连续性概化模型和连续性概化方法,软岩本构关系模型及其参数确定,软岩工程岩体大变形计算方法的应用,软岩工程非线性大变形力学设计等为基础、以软岩工程变形机制确定和复合变形力学机制转化为核心的软岩工程力学理论体系。通过10余年的理论研究和工程实践,软岩工程力学理论不断得到完善和发展,解决了所承担的煤炭、水利、交通、国防等22个工程单位31项关键工程和国际合作项目中的软岩支护难题,取得了显著的经济效益和社会效益。11、煤矿软岩巷道支护现状及发展趋势作者：付荣 单位：神华集团万利煤炭分公司发表刊物：煤摘要：介绍了目前煤矿软岩巷道支护的常用技术,并对其适用范围和工程中常见的问题进行探讨指出,高强度锚杆、锚注支护及联合支护将成为软岩巷道支护新的发展形式。关健词：软岩支护；锚杆支护；联合支护；锚注支护；高强度锚杆主要内容：巷道开挖后,岩体的原岩应力状态被破坏,围岩中应力重新分布在切向应力增大的同时,径向应力不断减小,并在铜壁处达到极限。这种变化促使围岩向巷道空区变形,围岩本身的裂隙发生扩容和扩展,力学性质随之不断恶化。在围岩应力条件下,切向应力在确壁处高度集中,使该区域岩石屈服而进人塑性状态。对于软岩巷道支护,则必须要求围岩中的部分岩石进人塑性状态,使径向应力形成一定塑性变形区且以达最大塑性承载力为佳。软岩巷道特点：1）软岩易风化,遇水易膨胀，2）软岩的地压大,来压快变形大且变形持续时间长，3）软岩巷道自承能力低，4）软岩巷道出现底鼓。我国软岩巷道支护的主要形式：1) 全刚性支护，2）刚性支护加柔体垫层，3）U型钢可缩性支架支护，4）锚喷支护。软岩巷道支护形式的新发展：超高强度锚杆支护，锚注支护，联合支护12、膨胀软岩立井井筒支护研究作者：杨新兴 单位：煤炭工业石家庄设计研究院,河北石家庄发表刊物：河北煤炭摘要:大长度膨胀软岩立井井筒支护,开创性的采用了护、放、支为一体的软岩支护技术,该技术1次成井,大大提高了井筒支护可靠性和缩短了建井工期。关键词:膨胀软岩;井筒支护;研究主要内容：河北省平泉县杨树岭煤矿扩建工程中需扩建1个主立井。根据主井检查孔资料,主立井井筒表土段为7m,在井深170m处有一厚层铝土层,该层真厚15.51m,地层倾角45井筒实际穿过铝土岩厚度为24.2m,根据地质部门判定该层铝土岩有很强的膨胀性,遇水迅速泥化,易风化,有粘和滑感。为解决主立井大长度膨胀软岩支护问题,进行了多次分析研究,并查找国内外立井软岩支护技术。对杨树岭煤矿主立井井筒地质条件及软岩支护理论进行深入研究后认为,根据软岩支护理论改进支护方法,有可能解决大长度软岩支护施工工期及造价问题,以达到成井时间短、造价低的目的。根据软岩支护理论和实践经验确定井筒支护原则为支护体结构及强度设计应与加固围岩提高自承能力相结合,与围岩变形及强度相匹配。而单纯提高围岩刚度的办法是难以奏效的。软岩支护设计必须采用卸压、让压,与加固支护相结合。软岩支护必须采用2次支护。根据设计思路,膨胀软岩立井井筒支护,采用2次支护方式,在1、2次支护之间设置可缩变形层。首先对可缩变形层材料的选取,经多种材料比选后取2种材料进行分析比较:方案:可缩变形层为木板(杨木、柳木)。可缩性好,又有一定强度,腐烂时间长于急剧变形时间,木板和1次支护之间也会形成允许变形空间。方案:塑料泡沫板。抗腐蚀性和可缩性好,但强度低价格高。经分析比较,采用木板作为可缩变形层。关键技术及结论：膨胀软岩立井井筒支护的关键技术是在1、2次支护之间如何设置可缩变形层和选择可缩变形层材料。在已有的软岩支护技术上深入研究,为避免围岩膨胀变形而破坏永久井壁开创性的采用护、放、支为一体的软岩支护技术,将软岩井巷间断式的2次支护改进为连续式的2次支护方式。一次成井,不需要围岩卸压时间,成井时间短,大大缩短了建井工期。13、平顶山煤业集团公司一矿软岩巷道支护形式分析作者：王广杰 单位：平顶山煤业集团公司建井一处,河南平顶山发表刊物：云南冶金摘要:总结了平煤集团公司一矿三水平517m进风石门,在埋藏深,地压大,所处围岩破碎条件下,根据不同地段地压的大小采用了多种支护方式和修复方式,取得了良好的技术经济效果的实践经验。关键词:软岩支护;锚喷;全封闭;U型钢;锚索主要内容：平煤一矿三水平517m进风石门为半圆拱断面,净宽4116m,净高3118m,壁厚150mm,埋深702m,全长约900m,跨度416m。巷道穿过大小断层10余条,围岩破碎,所穿岩层为泥岩、砂质泥岩及煤层的互层。支护形式有锚(网)喷、全封闭U型钢可缩性支架、刚性金属棚子3种。施工后,锚喷巷道出现变形,先采用锚喷方式修复，后采用锚索技术对锚喷段巷道重新进行修复。软岩支护形式：锚喷支护重点注意底大脚支护。巷道失稳的原因主要是底大脚和底板未支护造成的。严重的底膨导致顶板变形压力增大,锚喷支护失效。当时施工中采取的修复措施是:在对两底大脚补打与底板成45角的锚杆(锚杆长210m,间距800800),如图一所示。全封闭锚网支护让压合理。锚杆布置如图2所示。全封闭加强U型钢支架过煤层段支护形式。全封闭加强U型钢支架如图3所示。14、浅谈立井软岩支护作者：杜奎良 俞建强 单位：河南矿业建设工程第一公司发表刊物：建井技术摘要：郜城矿主、副井布置在芦店滑动构造带南部芦断层上。井筒有80%穿过滑动构造带松软破碎岩层,支护十分困难,为此对滑动构造带进行了研究、探讨,以寻求合理的施工方案.关键词：软岩：断层；支护主要内容：我单位承建的郜城矿副井,井筒穿过的大部分岩层岩石结构疏松,容重小,孔隙率大,枯结性差,易风化,易产生塑性变形。因此,井筒宜采用长段掘砌单行、二次支护的施工方案。井筒首次支护采用挂网锚喷,锚喷采用分层多次喷射,从而最终形成柔性的组合拱岩,提高破碎围岩的自承能力。它既允许围岩有适当的塑性变形,释放应力,同时锚网在一定范围内又能限制井帮过大的变形破坏,使围岩始终处于稳定的平衡状态。锚喷支护处于稳定状态后,进行二次永久套壁支护。施工方法：（1）爆破。井筒掘进采用光面爆破、风镐整形相结合的方法,严格按爆破图表装药、联线、放炮,特别是周边眼与井帮距离要控制在不小于100mm的范围内。欠挖部分采用人工风镐修边,以减少对围岩的震动破坏。(2) 挂网锚喷。井筒掘完一个循环（2.4m）, 即沿井帮法线方向打眼安装长1.8m的管缝式锚杆, 挂设2250mm1000mm的钢丝网片，锚杆成梅花形布置，间距900mm900mm，锚杆托盘和网片应紧贴井帮，并根据不同的地层条件,改变锚杆的布置及深度。喷射混凝土前应清洗井帮,预埋厚度标志桩,分层喷射厚度150mm的混凝土。（3）二次套壁支护。井筒掘喷段高达6080m时,锚喷支护趋于稳定状态。此时自下而上对井壁变形段进行处理,尔后在掘进工作面铺底厚砂浆,组装滑模。采用底卸式吊桶下混凝土,连续浇注连续滑升,滑升速度控制在8m/d为宜。副井井筒竣工至今已一年多,未发现永久井壁出现变形、裂缝现象。井筒施工期间也未发生一起井帮安全事故,施工平均进尺33.1m/月,井筒质量优良,说明破碎软岩采用长段掘砌单行、二次支护的施工方案是切实可行的。锚喷支沪在软岩支护中起重要作用,掌握二次支护的时间是保证永久井壁稳定的关键。15、浅谈软岩巷道变形机制及防治措施作者：王海春,张金海 单位：平庄煤业集团公司风水沟煤矿发表刊物：煤炭技术摘要:分析了风水沟煤矿软岩巷道变形的特点,提出了相应的防治措施,在软岩支护方面取得了较好的支护效果和经济效益。关键词:软岩;围岩应力;防治措施;软岩支护主要内容:风水沟煤矿系地层为泥岩、碳质泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩和砾岩。矿物成分为蒙脱石、高岭石,细分散石英、伊利石的组合,其中以蒙脱石为主,其含量为20.11%34.91%。泥岩遇水不稳定,具有强膨胀性,其膨胀力为0.091.04MPa。根据实验结果,泥岩膨胀性的强弱取决于蒙脱石的含量的多少,泥岩的单向抗压强度为0.61.2MPa。砂岩遇空气风化,遇水软化,尤其在浅部强风化带中砂岩强度更低,饱和时,呈松散状,有时成为流沙,砂岩的单轴抗压强度为0.46.2MPa。在软岩支护过程中,其地压显现还有如下特点:1. 巷道围岩自稳时间短,来压快,变形速度大,持续时间长2. 围岩具有强膨胀性及扰动性3. 围岩的崩解性和流变性软岩巷道变形有一下几方面的原因：1、围岩的岩性，2、地应力的作用，3、地下水的物化作用，4、巷道温度的变化及空气的风化作用，5、采动的影响。防治措施：选择合理的巷道位置，选择合理的支护形式，加固围岩，时封闭围岩,切断围岩遇空气风化、遇水膨胀的渠道，围岩卸压，加强壁后充填及壁后注浆管理,可改善支护受力状态,有效封闭围岩,提高巷道的稳定性。结论：软岩巷道围岩常常是细碎屑的复合膨胀体,其具有强度低、胶结性差、孔隙率大、塑流性高等特点;软岩巷道破坏是围岩岩性、地应力、地下水、地质构造等综合因素共同作用的结果;软岩巷道的掘进要尽可能采用光面爆破,有条件的矿井可使用综掘机进行掘进,以减少对围岩的破坏程度;选择合理的巷道位置,并在开掘后及时加固及封闭围岩;对已形成的巷道围岩进行及时卸压,以延长服务时间;选择合理的支护方式,积极推广锚喷、碹体及其复合支护,用工字钢代替木支护,都会取得较好的经济效益和支护效果。16、浅谈软岩巷道的围岩控制作者：马文群 单位：窑街煤电有限责任公司三矿发表刊物：甘肃科技摘要:通过对软岩力学性质、巷道变形特点的分析,探讨了目前软岩支护中存在的问题,提出了支护中应采取合理的控制、调节措施。关键词:软岩;巷道;控制主要内容：软岩的赋存特点：国煤系地层中有软岩伴随着煤炭沉积的儿个主要成煤时代。自古生代石炭二迭纪、中生代的三迭纪、白垩纪到新生代的第三纪均有软岩赋存。由于生成的地质年代不同,受区域构造影响不同,其变质过程与成岩胶结也不同。按成岩情况,沉积形成的软岩有厚层状、薄层状、间层状、夹层状:按岩石结构状态有软弱刑、松散型、破碎型及膨胀型。软岩特征：软岩胶结程度差、结构疏松、孔隙率高、强度低、抗外界环境破坏能力极差,所以对施工震动,卸荷松动,吸水膨胀,软化风化,采场动压等影响极为敏感。软岩巷道变形的一些主要特点：(1)软岩巷道变形呈现蠕变变形三阶段的规律,并具有明显的时间效应。(2)软岩巷道多表现为巷道四周受压,且为非对称性,巷道开挖后不仅顶板变形易冒落,巷道两帮也容易出现外鼓和冒落,同时也有可能产生强烈的底膨现象。(3)软岩巷道变形随矿升的开采深度增加而增大。(4)软岩巷道自稳能力极差,一般与岩性、断面形状及施工工艺均有关系。软岩巷道维护应采取的措施：软岩巷道维护的着眼点,应放在充分发挥田岩有自承能力上。维护原理是支护体态、支护结构和参数以及施工工艺过程应适应围岩变形的力学状态;确保支护特征和围岩变形特性相适应、相匹配。最大限度发挥围岩自承能力和支护体系支撑能力, 以控制围岩变形,维护巷道稳定。在实际施工过程中应注意卸压、让压、加固、支撑统筹安排,并适当地释放应力能量:对支承压力注意调整应力分布,允许有一定地变形。控制及调节围岩压力的主要措施：调节围岩压力状况和控制围岩变形的各种技术措施,其目的是为了防止地压显现带来的有害影响,保证巷道安全使用:而控制地压最基本点是降低围岩应力,提高围岩强度,配合支架给以外力,来改变受力条件,达到围岩稳定。合理的控制措施主要是:1.统筹安排巷道布局，2. 合理选择断面形状，3. 保持和加固围岩强度，4. 选择合理的支护形式和支护参数。结论：对深部软岩巷道支护,要作统筹考虑,特别是要注意软底的治理。对围岩破碎,特别是顶板破碎的岩石巷道,可采用锚、网、喷联合支护,锚杆最好能具有定的可缩性,喷射物料还应加入一定量的可塑性材料,使喷层也具有一定的可塑性。采用棚式支架进行支护时,要选用具有初撑力的双向可塑性支架,当围岩发生变形时,由于支架可塑性,使岩体内应力得到释放和消耗,从而减小了对支架的破坏,达到有效支撑的作用。17、浅谈软岩巷道支护作者：薛向东 单位：鸡东县煤炭工业管理局发表刊物：煤炭技术摘要:论述了在松软岩石状态下的巷道支护方法,这种支护方式技术上可行,安全可靠,具有一定的推广价值。关键词:软岩;巷道支护;二次支护主要内容：鸡西群穆棱组煤层赋存于软岩中,岩石松软破碎,支护困难,井筒及主要运输巷道多采用料石围碹,但仍经常发生碹体破坏,需经常维修,影响正常安全生产。在此,就软岩巷道支护的问题,谈几点看法。软岩及其特性：松碎、软弱、膨胀及风化等岩层,统称松软岩层,简称“软岩”。这类岩层具有松、软、胀的特征。松指岩石结构疏松、重量小、孔隙率大;软指岩石强度低、硬度小,容易产生塑性变形;胀指岩石体积增大的性质。软岩具有流动性,无孔不入,哪里工作薄弱就在哪里突破,如挤入碹缝中,用一般掘进和支护方法是不适应的,需要用特殊方法解决。软岩巷道支护问题：软岩的支护方法,众说纷纭,有两种意见值得参考:一种认为软岩巷道掘进后,要缓行支护,即掘进后,应让围岩自由变形、位移,待围岩内松驰圈发展到一定范围的“最佳”时刻,再进行支护。另一种意见认为软岩巷道不宜一次成巷,应先用小断面导洞掘进,临时木棚支护,任其变形破坏。这样放压,待地压缓和,围岩稳定后,再进行二次扩大,支护才能成功。这两种意见虽然有一定道理,但无绝对成功的把握。第一,因为没有对围岩采取封闭、保护、补强和加固措施,而是任其松动、变形,破坏甚至塌冒,这在施工上不符合安全原则。第二,地下岩层赋存条件千变万化,对某些软岩采取的缓压,缓到什么程度,掌握何时为最佳时刻,没有一个定量标准,难于实施。第三,围岩的松动范围不加控制,可能导致大范围的来压冒顶,使掘进、支护等施工困难。当前软岩支护出现两种较好方式:一种是采用重型U型钢可缩性支架加喷射混凝土联合支护;另一种采用一次和二次锚喷网架等复合支护。这两种软岩支护都是采用柔性或可缩性让压措施,释放围岩压力的能量,然后进行二次刚性支护,使围岩稳定下来。这两种方式都避免了无支护、无限度地让围岩变形破坏以及人为地二次扰动围岩引起更大范围的不稳定来压,因而在实践中取得成效。较好的软岩掘进支护方法是采用干式法机械破岩掘进,围岩暴露后,尽快喷射混凝土封闭,补强,保护围岩原有密实三向状态强度。用干式打眼,安设锚杆群加固围岩,限制围岩变形,让围岩作适量的收敛变形,以释放地应力能量。待达到围岩变形的允许值(收敛断面尺寸2%3%)时,再喷射或砌筑二次支护或强力钢性支护。当然,也可以在第一次支护时就架设U型钢可缩性支架,允许围岩作适量收敛变形,当U型钢丧失可缩性时,变成强力刚性支架。结论：实践表明,二次支护变形很小,内力不大。如果锚杆适当加长,在喷层不压坏的情况下,充分释放压力,然后架设二次支护,更能充分发挥复合支护结构的作用。18、浅谈隧道施工中的软岩支护作者：张鹏程 单位：山东省滨州公路工程监理咨询公司发表刊物：建材与装饰摘要:本文探讨了现有的支护技术及理论，同时指出目前软岩支护工程中存在的不足。总结出建立适应的软岩支护理论的途径，分析了目前软岩支护中的基础性的问题（比如：流变，膨胀）。关键词:软岩；支护理论；流变；膨胀主要内容：软岩支护技术：由于软岩的物理力学特性，软岩工程必须实行人工支护，才能保证其稳定性。软岩工程的技术关键就是控制围岩的稳定。目前，用于软岩工程的支护技术有多种多样，主要有如下一些支护类型：1.砌体支护。砌体支护约占我国地下开采巷道支护中的20%，主要材料是料石、砖和混凝土等，这是一种传统的支护形式，应用比较广泛。2. 支架支护。目前的软岩巷道，尤其是承受动压的采准巷道，使用u型钢、槽钢和工字钢制作的可缩支架较多，其断面形状也向多样化发展，如圆形、椭圆形、梯形、方环形、马蹄形及非对称形等。3. 锚喷支护。锚喷支护由于能及时支护巷道，喷层与围岩密贴，适应性强，使用灵活，可有不同的组合，因而越来越多的用于软岩工程。4. 联合支护。联合支护的形式有锚喷、锚网喷、锚梁喷、锚网梁喷、锚网带喷、锚喷喧、锚网梁喷架等。目前，国内外软岩支护理论有两大类，一类是用定性的原则表述的支护理论；另一类是用定量的力学模型研究的支护理论。目前，定性的地压理论主要有新奥法及松动圈支护理论。代表性的支护理论有：支护结构与围岩共同作用原理，应力平衡原理。适用于软岩的支护理论必须具备以下两个基本的条件：（1）要建立起像新奥法那样便于设计与施工的具体的指导原则。（2）必须要考虑软岩的主要特性(如大变形、流变、膨胀等)来建立力学模型并通过稳定准则，求解出最大支护力和最大的围岩允许变形量。软岩支护理论研究中的几个基础性问题：围岩变形机理的研究，围岩稳定性准则的研究，力学模型的研究。结论：目前软岩支护理论研究落后于软岩支护技术的研究，应进一步加强软岩支护基础性理论研究工作。由于受当时岩石力学发展水平的限制，新奥法尚存在不足之处，应该运用现代岩石力学理论加以修正和完善。软岩支护理论等于修正新奥法等于(大变形)非饱和粘弹塑性(力学机理+力学模型)。要加强围岩变形机理，稳定准则及力学模型等支护理论中的一些基础性研究工作。软岩工程分析和支护设计中一个十分重要的概念就是围岩-支护相互作用原理，由软岩的应力-应变-时间关系出发，寻求工程问题的解析解和数值解，这始终是一项广泛进行并在继续开展的重要研究内容。19、软岩工程力学若干理论问题的探讨作者：林育梁 单位：广西大学土木建筑工程学院发表刊物：岩石力学与工程学报摘要在总结前人工作的基础上,通过理论分析,提出软岩定义及软岩分类的新观点,着重分析软岩变形流动型式与软岩支护优化之间的关系,指出软岩支护应与其变形流动型式相适应,不能凡软岩都要充分释放变形能,都要采用让压支护。关键词软岩工程力学,变形流动型式,支护优化主要内容： 目前我国比较流行的软岩定义应算煤炭软岩巷道支护专家组所提出的软岩定义1。他们将软岩定义分为地质软岩和工程软岩。地质软岩的定义为:具有软弱、松散、破碎、膨胀性岩体的总称;工程软岩的定义为:在工程力作用下,能够产生显著塑性变形和流变的工程岩体。鉴于以上的分析,我们认为在工程岩石力学中,软岩应该有统一的定义。我们建议这个定义为:在工程环境各种因素作用下,呈现软弱或松散破碎的自然性状,产生显著变形或流动的岩体称为软岩。以往对软岩支护及其优化的研究,往往忽视了软岩变形流动型式的影响。从以下的分析可以看出,软岩的变形流动型式对软岩支护及其优化影响很大,甚至有时是支配性的。我们认为软岩变形流动型式可分为连续变形型、流动型及复合型三大类。连续变形型又分为弹塑性变形型及流变型两种,流动型分为松散流动型与节理滑移型两种。复合型是以上各种型式的复合。连续变形型是指软岩在工程力作用下产生连续变形,它对支护的作用是变形地压,位移与工程力近似成反比关系。包括弹塑性变形型软岩和流变型软岩。流动型是指不连续变形型式,它主要是由岩块间或节理面间的运动引起的。松散流动型是指松散颗粒间或岩石碎块间的移动或转动。包括松散流动型软岩和节理滑移型软岩。复合变形流动型是指以上四种类型中任意两种以上的复合。复合的含义包含有两种:一种是指工程的不同部位存在不同的变形流动型式;另一种是指工程的同一地点先是表现为某一种变形流动型式,而后期又表现为另一种变形流动型式。20、软岩锚喷支护中几个问题的浅析作者：薛其加毛文安 单位：徐州矿务集团有限公司设计研究院发表刊物：煤炭科技摘要软岩锚喷支护经过不断的探索、实践和总结发展,已成为软岩巷道支护的主要支护手段。但在软岩支护设计和现场施工中仍存在一些问题。本文对这些问题作了比较透彻的分析,并对如何解决这些问题提出了一些看法。关键词软岩锚喷巷道支护问题分析主要内容：软岩锚喷支护经过不断的探索、实践和总结,得到了蓬勃发展,已逐步形成了具有中国特色的软岩巷道支护框架,提出了许多新概念和新方法,如先柔后刚、让压、多次支护、主动支护等等,已成为软岩巷道支护的主要支护手段。但是,由于对软岩锚喷支护作用原理的理解存在着偏差,施工管理也不够完善,锚喷支护在实践中仍存在一些问题,给煤矿安全生产埋下了隐患,甚至造成工程失事,付出了不应有的代价。因此,分析这些问题,纠正错误的观点和做法,对提高软岩锚喷支护质量,消除矿井安全隐患,提高矿井经济效益有着积极的意义。关于支护体厚度。至今仍有人用传统的硬岩支护,甚至地面结构物的被动承载概念来处理软岩支护问题,误认为围岩愈软,压力愈大;混凝土厚度越大,抵抗巷道压力、阻止围岩变形的能力就越大。在这种观念指导下,有不少矿井在软岩巷道锚喷支护中,把喷层厚度过于加大,一般都超过200 mm,有的甚至达到300400mm。事实上,由于软岩巷道地压属变形地压,支护体上所受的压力主要来自围岩变形、移动、膨胀所产生的对支护的挤压力,其数值大小和速度快慢不仅取决于围岩的性质和地应力,而且与支护型式、结构及支护参数有关。而喷层在这里的主要作用并不是靠自身的强度来抵抗巷道压力,阻止围岩变形。让压与支护的问题。支护的让压,是一种应力释放和重新分布的过程。当支护体刚度很大时,围岩的变形挤压应力全部作用到支护体上,很容易造成支护体的破坏。如果支护体有一定的可缩性能,允许围岩有一定的变形,就会导致围岩应力的释放和重新分布,形成一个塑性变形区,集中的弹性应力转移到围岩深处,而作用在支护体上的压力就会减小,从而保护了支护体,保证其发挥支护作用。锚杆类型选择和支护预应力。在软岩巷道锚喷支护中,锚杆起着举足轻重的作用,因此科学地选择锚杆类型十分关键。选用锚杆必须根据软岩的特性,尽量选择能主动支护的锚杆。锚杆支护往往被简单地称为主动支护,而金属支架、碹体等则被称为被动支护。如果不论锚杆的锚固方式、施工方法,以及是否施加了足够的预紧力,认为锚杆支护都可主动地加固围岩,能与围岩共同承担地压,则是片面的。其实,支护的区别不在于其类型,而在于能否主动给围岩以预应力,主动地改变围岩的应力状态,提高围岩的整体强度。只有具有上述特性的锚杆,才能适用于软岩支护;反之则不应选用,如钢筋水泥砂浆锚杆,安装时就无法施加预应力,锚杆的初始滑移量较大,不能有效地阻止围岩的变形、开裂、离层和松动,因而不能在软岩巷支护选用。联合支护问题。实践证明,软弱围岩中应用锚喷支护是可行的,但锚喷支护不是万能的。为了适应复杂的软弱围岩,应在充分发挥锚喷支护优势的基础上,利用其支护形式的优点,形成效果更好的联合支护。权台煤矿34225和34231两个综放工作面的联合支护充分说明了这一点。巷道断面12平米,采用U型钢拱形支架和锚杆联合支护,断面收缩不到5%,保证了综放工作面的快速推进。21、软岩锚网喷支护体系可靠性分析及对策作者：杨开贵 单位：水城矿务局汪家寨煤矿发表刊物：矿山压力与顶板管理摘要:本文以汪家寨煤矿软岩锚网喷支护体系为依据,分析了该支护体系的安全可靠性、对存在的问题提出了合理对策。关键词:软岩;锚网喷;支护体系;对策主要内容：汪家寨煤矿自1992年以来,在开拓、准备巷道中全面推广锚网喷支护,至2000年末,共施工锚喷或锚网喷巷道24000多米。其中:软岩及软岩互层巷道约占80%,取得了一定的支护效果,解决了以前软岩巷道的支护难题。但在使用和维护中也存在一些问题。软岩锚喷支护现状：锚网喷支护参数。锚杆选择管缝锚杆,全长锚固,直径以 43 mm为主,少量 40 mm,2000年8月前为L 1600 mm,之后改为L 2000 mm。间排距为700800 mm。锚网喷支护机理。锚网喷支护既充分发挥锚杆的作用,又充分发挥喷射混凝土的作用。同时网使围岩表面破碎圈完整化,使喷层平整均匀,同时增加抗弯、抗剪能力,并具有较高柔性和较大的变形量。影响软围岩锚网喷支护体系质量的因素分析：1.锚杆