探究软岩地层合理巷道支护技术

2020-02-13 230 上传者：管理员

摘要：西南某矿采区集中运输巷道的掘进地层属于软岩地层，而且巷道具有变形量大的特点，原支护方式未起到有效的安全保证。基于巷道围岩特征，结合相关理论研究，确定了软岩地层巷道围岩支护方案，该方案增强了巷道围岩的稳定，保证了巷道周边环境的安全。

关键词：
围岩控制
巷道掘进
巷道支护
软岩地层
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我国西南地区煤矿地质条件复杂，煤炭生产面临诸多的不利影响因素[1~2]。软岩地层强度低、胶结性差，且容易风化等特点，当巷道在软岩地层中掘进时对围岩的控制较为困难[3~4]。西南地区某矿采区集中运输巷在软岩地层中掘进，巷道变形量大，笔者在分析了巷道围岩特征的基础上，根据理论分析，确定了合理的巷道支护方案，保证了巷道围岩的稳定，为矿井软岩巷道围岩控制提供了宝贵的经验借鉴。

1、工程概况

西南某矿采用斜井开拓，井底标高为+680m，全矿井共划分3个水平，可采的煤层有3号、6号、9号等3层煤，煤层厚度分别为3.6m、2.8m、4.2m，采用综合机械化采煤工艺，全部垮落法管理顶板。现井下正在掘进9号煤层集中运输大巷，巷道断面为宽4600mm，高2800mm，顶板为泥岩、砂岩互层、底板为泥岩，顶底板均为软弱岩层，由于巷道掘进期间对软岩准备不足，造成巷道的变形量较大。巷道初期的支护采用锚杆+锚网+喷浆支护方式，但是巷道掘进到163m位置时出现较大的变形破坏，现有的巷道支护参数已经不能满足巷道安全掘进需要。经研究确定采用与斜井相同的支护方式，主要为采用钢管混凝土支架+锚网+喷浆支护。采用的钢管混凝土支架规格为194mm×10mm，呈现出浅底拱形，架设的管棚间距为700mm，沿着巷道轴向方向长度铺设长度为3000mm，宽度为1500mm，厚度为5mm的钢板，以便保持巷道底板的整体稳定，初次铺设底板强度为C40，铺设的厚度在700mm。在巷道的掘进以及返修断均采用上述支护方式，取得较好的应用效果，但是在巷道掘进的180~210m段，由于受到较大的地压作用，巷道底梁出现了较为明显变形，并出现一定的底鼓，增长幅度明显。

2、巷道支护设计

2.1 支护方案设计

根据以往巷道支护参数，在巷道出现较大变形段采用加强支护方式，以便使得巷道支护的位置、时间以及支护三者之间达到最佳状态。软岩巷道的一次支护段：具体根据岩性情况可以采用可伸缩U型钢，配合采用锚网喷、抗阻桩。单巷道周边岩层无法进行钻孔施工时，可以采用喷射钉方式对钢筋网进行固定。具体的支护工艺为：喷射的厚度50mm混凝土，挂设金属网，随后进行混凝土复喷（厚度50mm），架设可缩性U型支架，最后在巷道两侧的钻孔位置安设抗阻桩对矿压进行测量，等到巷道进入到缓慢变形阶段后采用加强支护措施。加强支护段：巷道的加强支护采用围岩注浆加固+圈梁封闭+防水、让压、防水混凝土复合反拱。选择采用12号工字钢制作形成排型结构形式，采用这种支护结构具有较强的刚度及强度，并在封闭圈的连接处设置胶垫。在安设的圈梁外设安设厚度在100mm的缓冲层，运行巷道围岩出现一定的变形。复合底板采用混凝土底层+防水层+混凝土刚性层。

2.2 巷道支护参数

在巷道围岩变形较为严重的区段，根据围岩岩性情况，通过理论计算分析，确定的巷道支护参数如下为：采用的自钻式锚杆长度为2000mm，间距为1000mm，排距为600mm；锚索束布置：在巷道的顶板中部位置、巷道两肩（与顶板呈45°）位置各布置一个锚索束。每一个锚索束由三根钢绞线组成，长度为8000mm，间距设定为2000mm，排距设定为1000mm。注浆浆液采水泥浆，水灰比为1:0.6，并在水泥浆中参加早强减水添加剂，参加比例为1%。设定的注浆压力为1.5MPa。给锚索束施加的预应力为260KN。采用的金属网为6号钢丝制作，金属网的网格规格为100mm×100mm，网片规格为2400mm×1200mm。采用的巷道拱形支架由矿用工字钢搭接而成，工字钢规格为31Kg/m，每架的重量为540Kg，在工字钢搭接处布设厚度为10mm缓冲垫。在巷道的底板位置布设3组抗阻锚索束，布置位置为巷道底板中部、巷道两帮等位置。巷帮施工的锚索束与巷帮夹角为15°，锚索束长度为8000mm，施加的预紧力为280KN，锚索的间距为2000mm，排距为800mm。锚索配套采用的托盘为长、宽均为250mm，厚为20mm钢板。

3、巷道支护效果分析

在对该巷道进行支护的同时对巷道周边岩层位移以及矿压显现情况进行监测。巷道周边围岩变形采用卷尺进行测量，具体包括巷道顶板下沉量、底板底鼓量以及两帮移进量，采用应力计对锚索应力进行监测。通过监测结果得知，采用锚喷+U型钢支护之后，巷道围岩整体稳定性得到较大提升，巷道顶底板以及两帮的位移量控制在一定范围之内，其中顶底板的最大变形量值稳定在268mm，两帮的最大变形量值稳定在296mm。采用封闭圈梁并对周边岩层进行注浆，在底板采用混凝土复合反底拱形式，增强了巷道围岩的稳定，防止巷道出现底鼓、顶板出现较大下沉。在巷道表面采用的应力计对锚杆及锚索的监测结果也表明，锚杆及锚索的应力在设计范围之内，表明巷道的支护设计参数较为合理。

4、总结

针对软岩地层巷道围岩变形量大，控制较为困难现状，在对巷道掘进地层进行分析基础之上对围岩的支护进行设计，结果表明，设计的围岩支护方案以及巷道支护参数可以实现对软岩地层巷道的较好控制，保证巷道的使用安全，也为其他矿井类似情况下的软岩巷道支护提供一定的借鉴。

参考文献:

[1]黄宗高.分析软岩地层回采巷道合理支护技术[J].低碳世界,2018(8):58-59.

[2]张绍琦,林登阁,曹帅等.白垩系软岩地层半煤岩巷道支护技术研究[J].建井技术,2015(2):40-43.

[3]朱涛,宋敏,朱冰冰等.软岩地层开拓巷道合理支护技术研究[J].煤炭技术,2012,31(11):55-57.

王伟.软岩地层巷道支护技术研究[J].农家参谋,2019(11):202-202.