管棚支护在软岩巷道施工中的应用分析

1、管棚支护在软岩巷道施工中的应用分析摘要： 近年来，我国的煤矿事业得到了较大程度的 发展，其中，软岩巷道是非常重要的施工环节。在本文中， 将就管棚支护在软岩巷道施工中的应用进行一定的研究。Abstract ： In recent years， coal mine has developed fast in China， and soft rock roadway construction is very important. This article studies the application of pipe roof support in soft rock tunnel construc

2、tion.关键词： 管棚支护；软岩巷道施工；应用Key words： pipe roof support ； soft rock tunnel construction ； application中图分类号： TD353 文献标识码： A 文章编号： 1006-4311（2015）23-0111-030 引言 由于深部岩体的工程地质环境非常复杂，导致其力学特 性与浅部开采时的力学特性存在较大差异，而且随着开采深 度的不断增加，再加上受到硬岩矿井向软岩矿井的转型影响， 软岩问题会愈加严重。当深部围岩处于软岩状态时，不利于 施工，此时若依然采取适用于浅部开采的传统支护理论、设 计方法及技术已经无法

3、满足深部巷道支护的要求，特别是深部软岩巷道支护设计及实际需要，容易在开采过程中出现各种各样的不利影响，比如增加了硐室支护的难度、加大了破坏程度等，严重时甚至会影响生产和威胁安全。面对这种形 势，目前我国矿井的当务之急就是研究高效而经济的软岩巷 道支护方法，以解决软岩巷道支护难问题。本文针对软岩巷道结构特性，提出一种管棚超前支护的 施工理念，很好的解决了软岩支护的常见问题。通过在重庆 地区某煤层施工巷道软岩支护工程中的应用，验证了该支护 理念的可行性。1 软岩巷道的基本特征 围岩的自稳时间短、来压快。在没有支护的情况下，围岩从暴露起到开始失稳而冒落的时间就是自稳时间。由于软岩巷道的自稳时间通常很

4、短，巷道来压快，只有快速支护或超前支护才能有效保证巷道围岩不冒落。很多因素都会影响到巷道围岩自稳时间，比如围岩强度、地压大小、巷道的 断面形状、掘进方式等。 围岩变形量大、速度快、持续时间长。软岩巷道具有围岩变形速度快、变形量大、持续时间长的特点，通常软岩 巷道掘进后的第 1-2 天，变形速度小的是 5-10mm/d ，变形速 度大的达 50-100mm/d ，而且变形持续时间很长，甚至会在 半年以上。软岩巷道的围岩变形量，即使在支护良好的情况下也会 出现 60-100mm 的变形，若支护不当，经常会出现 300-1 000mm 以上的围岩变形量。 围岩的四周来压、底鼓明显。较坚硬的岩层对支架

5、的 压力来自顶板，中硬岩层对支架的压力来自顶板和两帮，而 松软岩层巷道中则四周来压、底鼓明显。这是因为松软岩层 的结构疏松、强度低，难以把上覆岩层的重量支撑起来，围 岩在自重地压的作用下造成底鼓明显。2 软岩巷道支护存在的问题2.1 岩层成岩年代晚，胶结程度差 我国软岩矿区主要分布在开采新生界第三纪褐煤和开采中生界上侏罗纪的褐煤矿区。这些矿区煤层顶底板岩石普 遍存在岩层成岩年代晚，胶结程度差的问题，所以怕风、怕 水、怕展。2.2 岩石强度低煤矿软岩具有岩石强度低的特点，其单向抗压强度弱， 在这种情况下，围岩一旦遇到中等或稍高应力，就可能会出 现较大的围岩变形，导致支护困难。2.3 节理发育，岩

6、体破碎即使有些矿区岩石强度符合要求，但如果节理发育，岩 体破碎，其支护也非常困难，因此在节理发育，岩体破碎的 地层中，软岩特征也很明显。2.4 围岩应力水平高岩石强度低是形成软岩的关键因素，但并不是唯一的因 素。岩石强度的高低是一个相对的概念，其和地应力密切相 关，若岩体强度低，但地应力也相对低的话，也不会形成软 岩特征。围岩应力水平高，表现在三个方面： 巷道埋深大。随开采深度的增加，一些原本稳定性较 好的围岩也显现出软岩的特征。 构造应力大。 集中应力作用。连接处巷道、受邻近巷道掘进影响的 巷道等，其围岩均承受一定的集中应力，从而使围岩由稳定 状态过渡到软岩状态。2.5 岩石吸水膨胀 遇水膨

7、胀地层，由于含有很多的粘土矿物成分，若没有 采取良好的治水措施，一旦这些粘土矿物成分遇到水后就会 出现明显的体积膨胀，进而给支护工作带来更多的困难。3 超前管棚支护概述3.1 支护原理 管棚支护是规避上述问题的一种有效的支护形式。在煤 矿工作中，软岩巷道施工是非常重要的一项工作，其中，架 棚支护是一种应用较为广泛的支护方式。在掘进巷道冒顶事 故中，所出现的冒顶类型一般为漏垮型，即其冒顶规模首先 较小，会随着时间的推移而使冒顶范围逐渐加大，最终因为 出现 20m 以上的冒顶情况而造成人身事故的出现。而对于超前管棚支护技术来说，其属于一种前探支架超前支护，能够 在应用的过程中将松软破碎顶板使用前管

8、棚进行托起，并在 形成一个较好整体的基础上避免小冒落情况的出现，以此对 煤矿的安全生产进行实现。而如果顶板为较易出现破碎情况 类型、在出现暴露情况时非常容易导致出现冒顶情况时，则 可以通过该技术的应用，在以 300mm 距离支护的基础上保 证其前进方向同巷道一致，且角度控制在5°以内，则能够保证巷道能够在管棚的掩护下安全掘进。3.2 适用范围 管棚支护可适用于：软弱砂土质地层、砂卵砾石地层， 膨胀性软流塑、硬可塑状粉质粘土地层，裂隙发育岩体、突 泥突水段、断层破碎带、塌方段、破碎土岩堆地段、浅埋大 偏压等地质和地下水丰富条件的地下构筑物施工的支护，隧 道进出口段开挖的支护，也多应用于地铁等穿越城区的地下 工程的开挖预支