軟巖治理淺析論文

　　摘要：針對柳海礦區煤系地層軟巖強度低，變形快等特點，提出了軟巖巷道破壞的主要原因、規律和治理經驗。

　　關鍵詞：軟巖 治理 原因 規律 聯合支護

　　0 引言

　　隨著我國煤炭資源的日益減少，大中型礦井的開發逐漸向深層及海域發展，而隨著開采深度及廣度的增加，處于成巖松軟、強度低、易風化、潮解遇水膨脹的軟巖巷道，在高應力地壓的作用下，穩定性變的極差，支護更加困難，給安全生產帶來了前所未有的嚴峻考驗，使煤炭開采成本不斷增加，嚴重阻礙了我國煤礦工業的生產建設和發展，因此探索一套切實可行、解決軟巖治理難題的新途徑，對我國軟巖礦區的生產建設是十分必要的。針對上述情況，根據我公司在柳海煤礦井巷支護和巷道修復的施工經驗，及取得的一些行之有效的治理方法，并結合礦壓監測對巷道破壞的原因的認識�，F將軟巖巷道破壞的主要原因和治理經驗介紹如下。

　　1 軟巖巷道破壞的主要因素及規律

　　1.1 地質因素 柳海礦區煤系地層為第三紀地層，井下巷道主要穿過泥巖、泥灰巖、含油泥巖、鈣質泥巖及褐煤層等，其主要特征如下：

　　1.1.1 穩定性差 軟巖強度低，自承力差，爆破后松動范圍大，巷遭易片幫冒頂在較高的原巖應力作用下，巷道來壓比一般巖層大得多。

　　1.1.2 變形速度快 巷道開挖后，巖體很快變形，變形速率大，礦壓顯現明顯，變形特征為拱頂或兩間窩縱向開裂，兩幫內移，底板鼓起。

　　1.1.3 圍巖來壓周期長 屬塑性巖體的軟巖，其塑性流動區大于圍巖加固區，來自圍巖深部的壓力通過塑性體不斷地作用于巷道周邊，使圍巖來壓周期延長。

　　1.1.4 地質構造及地震影響較大 在斷層破碎帶，圍巖松軟離散，巷道易發生片幫冒頂。周邊地區發生波及該礦區的地震時，圍巖來壓明顯，巷道破壞嚴重。

　　1.2 施工工藝因素 不同的施工工藝對圍巖的震動和破壞程度不同。用掘進機或人工掘進，可減小圍巖松動，而爆破會引起圍巖穩定性破壞，松動范圍大。

　　1.3 巖石性質因素 由于地質構造的原因，該礦井巷道和峒室所穿過的巖層走向和傾向變化都較大，地質條件復雜，屬下第三系地層，主要巖性為泥巖、泥灰巖、含油泥巖、鈣質泥巖，巖石結構松軟，穩定性差，來壓快，巷道底鼓嚴重，圍巖變形量大，持續時間長，易風化，遇水易泥化膨脹，易掘難支，是典型的“三軟”巖層。實測到含泥油泥巖松動圈為1.8～2.2m，按圍巖松動圈分類法屬V類軟巖。對該泥巖進行加壓膨脹試驗，其最大膨脹率為36.2％，抗壓、抗拉和抗剪強度分別16.81MPa,0.85MPa,8.34MPa。由于含油泥巖整體性差，巖層錯動十分嚴重，滑面多,摺曲、節理極為發育，因此巖層的粘聚力大大削弱，抗壓強度減小，經分析巖層松軟是巷道破壞的主要原因。

　　1.4 礦井設計因素

　　1.4.1 對礦壓預計偏小 由于原設計單位對該地區井田地壓情況認識不足，由此設計的井巷承壓能力偏小，造成巷道密度及保護巖柱參數不合理。根據柳海礦井施工實踐表明，兩巷道的水平間距為巷道寬度的5.6倍時，礦壓顯現明顯。兩巷道間巖柱尺寸在8～16m時，因開鑿巷道而產生的應力集中對兩巷道相互干擾最大，巷道密度大及過小的保護巖柱尺寸也是巷道圍巖變形破壞的主要原因之一。

　　1.4.2 設計支護方式不合理 井底車場繞道原設計采用用鋼筋混凝上支護。混凝土厚500mm，水泥標號300#，鋼筋為雙層布置。因鋼筋混凝土支護讓壓性能差，當應力達到支護體強度極限時巷道支護即發生破壞。主井馬頭門先是采用29U型鋼可縮性支架和鋼筋混凝土背板支護，因不適應圍巖變形特點，故發生變形后導致支架變形、混凝土背板破壞，壁后充填被擠出。聯絡巷等巷道采用錨網噴支護，但800×800mm的間、排距較大，也未能維護好圍巖。其它錨噴巷道，因錨桿間距遠遠超過設計規定，而且噴層較薄，出現噴層破裂剝落，錨桿外露的現象，致使巷道被破壞。

　　1.5 人為因素 2月份該礦運輸大巷2#交叉點至3#交叉點單軌段，由于管理不善致使施工用水供水管破裂漏水，沒有及時處理，積水浸泡巷道數日，造成巷道圍巖吸水膨脹，應力聚變，致使巷道支護平衡狀態破壞，短短20多個小時內，底板鼓起600mm~1350mm，兩幫內斂100mm~300mm不等，運輸中斷。

　　1.6 軟巖巷道破壞規律 根據柳海煤礦實踐觀測證明，軟巖巷道受平行或上方采掘影響破壞程度較為明顯，基本不受下部采掘影響。開拓巷道初次暴露時，頂幫來壓較快，底板來壓不明顯。支護成型巷道，幫部壓力顯現比較明顯，破壞部位先幫后底。

　　2 軟巖巷道的治理

　　2004年柳海礦業公司與中國礦大專家組共同推出了新的支護形式———錨網噴+錨索+礦用工字鋼桁架聯合支護的新構想：首先“讓”圍巖有限制的變形，釋放壓力，避開應力高峰，待圍巖變形趨于穩定后，再進行支設桁架“抗”壓。經過一年多的實驗證明，這種支護形式基本滿足了柳海煤礦軟巖支護的需要，出現了前所未有的好局面。

　　2.1 掘進 由于軟巖的遇水易泥化膨脹的特性，鉆眼采用干式鉆眼法，以控制圍巖的膨脹變形，消除膨脹壓力，也可以有效的防止底鼓的發生；爆破法掘進巷道，在圍巖中產生爆破震動，甚至形成炮震裂縫，周邊圍巖常因凹凸不平而加劇應力集中，從而加速了圍巖的松動破壞，造成過大的圍巖壓力，尤其對地質條件較差的圍巖影響更為嚴重。因此，在爆破施工中采用淺眼光爆技術，打淺眼，少裝藥，放小炮，毫秒爆破，減小震動波對圍巖的擾動，使巷道軟巖具有一定的自穩時間，并能迅速轉入支護工作。對于松散破碎較嚴重的巖層，如不能采用全斷面放炮掘進時，應采用只放掏心炮然后用風鎬擴刷的掘進方法，加強巷道的成型管理和頂板管理，防止圍巖因冒落、片幫而失穩，從而產生應力集中現象。

　　2.2 錨網噴 巷道掘刷成型后，盡快噴漿封閉圍巖，巷道圍巖曝露時間越長，圍巖松動愈往深處發展，圍巖應力就越大，易風化的圍巖更是如此。及時封閉不僅能保持圍巖的原巖狀態，而且能防止圍巖表面被水軟化，對易風化的巖層還能起到防止風化的作用。及時錨網噴支護。錨網噴結構直接接觸圍巖，及時錨網噴可以在巷道發生破壞前限制圍巖的變形與位移，改變其應力狀態，提高巖體的強度，使圍巖不進入松動狀態，充分發揮巖體“自己支護自己”的能力，使其較快向穩定狀態轉化。原巖應力狀態經歷了從“平衡”到“不平衡”到“新平衡”的變化過程，錨網噴積極參與了這個應力變化的全過程，使圍巖在新的應力平衡條件下處于穩定狀態。

　　2.3 施打錨索 錨索采用長度8米的鋼絞線錨索，因為錨索較長，可以錨固在巷道松動圈以外較穩定的巖層中，錨固力比錨桿更大，使原來由錨桿支護形成的“承載圈”更大，增強了圍巖的自身穩定性，起到了懸吊作用，及對錨網噴支護和圍巖的補強加固作用。

　　2.4 支設桁架 桁架為11#礦用工字鋼加工而成的雙層桁架，此桁架為有底拱的全封閉鋼性支架，架間采用90#或75#角鋼拉桿三角形聯結。桁架的支設位置為滯后迎頭15—20米，一般桁架至巷道頂、幫之間預留300～500mm的變形空間，使巷道圍巖進一步釋放壓力，待巷道圍巖應力的高峰期過后，巷道頂、幫部有局部位置接觸桁架時，立即噴射混凝土，使巷道與桁架完全接觸，然后設礦壓觀測點，并盡可能連續觀測圍巖的位移和變形，待圍巖趨于穩定后，合理選擇支護時間，復噴或澆注混凝土至覆蓋桁架，與錨網噴、錨索、雙桁架共同形成了巷道的支護機構。

　　3 結語

　　“錨網噴+錨索+礦用工字鋼桁架”聯合支護是在“新奧法”施工基本思想和指導原則的基礎上，結合我國其他礦區的軟巖工程實踐經驗和柳海煤礦特殊的地質條件推出的一項切實可行的支護方案。事實證明：這種以“抗”為主，“讓”“抗”結合的支護方法，在柳海礦井的建設中已基本達到了預期效果。

【軟巖治理淺析論文】相關文章：

重慶市某危巖治理研究淺析04-28

淺析煤層氣煤巖特征實驗方論文04-29

淺析強夯法處理軟土地基的方法論文04-27

軟巖深埋隧道位移流變分析04-26

淺析公司治理模式04-30

淺析歐盟的治理結構04-28

淺析歐盟的治理結構04-28

淺析有機廢氣的治理04-28

淺析引起巖爆的若干因素及巖爆的防治措施04-30

淺析公司治理與治理會計創新畢業論文04-27