巷道支护理论与技术
弱胶结软岩巷道变形破坏控制技术及其应用
王云博
1
,
景继东
2
,
张德泉
2
,
蒋守来
2
(1.
山东科技大学
土木建筑学院
,
山东 青岛
266590; 2.
新汶矿业集团
(
伊犁
)
能源开发有限责任公司
,
新疆 伊犁
835000)
[
摘 要
]
针对伊犁地区中生代易崩解弱胶结软岩出现的顶板离层冒落
、
两帮移近
量大和底板
底鼓等大变形破坏现象
,
综合应用现场测试
、
室内试验
、
理论研究和数值模拟等方法
,
深入探讨矿区
巷道围岩变形特性
,
提出了二次锚网喷
+
预应力锚索的主动支护技术
。
一次锚网喷可以在允许塑性区
发展的同时限制其发展
,
二次锚网喷提供足够的支护强度
,
与围岩形成浅部承载圈
,
预应力锚索通过
调动深部围岩强度将应力均匀化
,
充分限制了围岩的变形
。
最终通过数值模拟和理论计算
,
设计了巷
道支护参数
,
并在支护中成功应用
。
[
关键词
]
弱胶结软岩
;
围岩大变形
;
软岩变形特性
;
二次锚网喷
;
预应力锚索
;
底板支护
[
中图分类号
] TD353 [
文献标识码
] A [
文章编号
] 1006-6225 (2014) 02-0053-05
Technology of Control Deformation and Failure of Weakly Consolidated
Soft-rock Roadway and Its Application
WANG Yun-bo
1
,JING Ji-dong
2
,ZHANG De-quan
2
,JIANG Shou-lai
2
(1. Civil & Architecture School,Shandong University of Science & Technology,Qingdao 266590,China;
2. Xinwen Mining Group (Yili) Energy Co. ,Ltd. ,Yili 835000,China)
Abstract: In order to solve large deformation problem including roof separation and falling,large two-side convergence and floor heave
in Mesozoic weakly consolidated soft rock which is easy to collapse in Yili Area,field test,laboratory test,theoretical analysis and nu-
merical simulation were comprehensively applied to discussing surrounding rock deformation characteristic,and second anchored mesh
and guniting active supporting technology was put forward. First anchored mesh and guniting could allow plastic zone development within
limit,and second anchored mesh and guniting could provide enough supporting strength and form shallow bearing circle with surround-
ing rock. Pre-stress anchored cable can make stress homogenization by activating deep surrounding rock strength and ultimately control
surrounding rock deformation. Roadway supporting parameters were designed by numerical simulation and theoretical calculation and ap-
plied in practice.
Keywords: weakly consolidated soft rock; large deformation of surrounding rock; soft-rock deformation characteristic; second anchored
mesh guniting; pre-stress anchored cable;
floor supporting
[
收稿日期
] 2013 - 08
- 30
[DOI] 10. 13532 /j. cnki. cn11 - 3677 /td. 2014. 02. 016
[
基金项目
]
国家自然科学基金项目
:
弱胶
结软岩巷道锚喷结构加固机理及其动力损伤研究
(51174128)
[
作者简介
]
王云博
(1988 - ),
男
,
山东青岛人
,
硕士研究生
,
主要从事软岩巷道围岩压力分布规律及其围岩稳定控制研究方面的工作
。
[
引用格式
]
王云博
,
景继东
,
张德泉
,
等
.
弱胶结软岩巷道变形破坏控制技术及其应用
[J] .
煤矿开采
,2014,19 (2): 53 - 57.
由于软岩工程的特殊性和复杂性
,
煤矿软岩巷
道治
理是长期困扰我国煤炭生产和建设的难题之
一
[1 - 4]
。
伊犁四矿煤田区内含煤地层属于中生代
侏
罗纪地层
[5]
,
岩性以泥岩或粉砂质泥岩为主
,
其
次
为细砂岩
、
炭质
泥岩
,
成岩较差
,
强度低
,
胶结
弱
,
易崩解
,
软化系数为
0. 02 ~ 0. 25。23 - 2
煤层
顶板岩石发育水平层理
,
层面结合力较差
、
强度
低
,
属易冒落不稳定顶板
;
底板为泥岩
、
粉砂质泥
岩
、
炭质泥岩
,
抗水
、
抗风化和胶结弱
,
易风化崩
解离层
。
在
+ 660m
水平石门支护后发生大面积底
鼓
,
在
04
工作面回风巷掘进期间发生片帮
、
冒落
等大变形破坏现象
;
其他巷道也有不同程度的顶板
离层
、
片帮
、
底鼓等
。
由此可见
,
若不解决好软弱
围岩的稳定性问题
,
将会严重影响煤矿的安全生
产
,
在掘进过程中极有可能发生破坏性事故
。
针对复杂地质状况下的软岩支护
,
已有大量的
理论研究和工程实践工作
。
在理论方面
,
按支护系
统刚度强度
,
可分为高强一次支护和先让后抗
、
先
柔后刚支护两大类
[6]
;
在实践方面
,
主要
支护技
术有棚架支护技术
、
锚网喷技术和软岩联合支护技
术
[7]
。
但目前胶结弱
软岩工程问题的研究比较少
,
本文针对伊犁四矿矿区中生代软岩产生的顶板冒
落
、
片帮和底鼓等变形破坏现象
,
综合采用现场地
质勘察
、
理论分析
、
数值计算
、
物理力学试验和现
场测试等手段和方法
,
研究了巷道围岩的特性
,
揭
示了其变形破坏机制
,
提出了围岩变形控制理论及
35
第
19
卷 第
2
期
(
总第
117
期
)
20
14
年
4
月
煤 矿 开 采
COAL M INING TECHNOLOGY
Vol. 19No. 2 (Series No. 117)
April 2014