浅谈极软岩巷道围岩变形控制技术
煤矿软岩问题直困扰煤矿生产建设重难题时已直接影响制约国煤矿安全生产国外许学者针软岩支护问题进行量理试验研究提出许影响软岩支护理稳定控制技术然解决量软岩支护问题软岩巷道处质条件复杂性特着浅部资源枯竭国民济快速发展资源需求量越越煤矿开采深部逐年增加深部高应力环境中许浅部硬岩特性岩层表现软岩特性巷道围岩长期变形止软岩巷道支护难问题然影响制约煤矿安全生产素进步研究软岩巷道变形破坏失稳机理提出适合稳定控制支护技术具重社会济意义
1 巷道工程条件
11 工程概况
矿北翼总回风巷设计总长度2000m埋深约280m巷道断面半圆拱形设计净宽5 米净高41m原支护方案采锚网喷+ U29型缩型支架支护锚杆普通螺纹钢锚杆拱部规格Φ20×2400mm墙部规格Φ20×2000mm间排距800×800mm金属网Ф65 钢筋焊接成金属网喷射混凝土强度等级C20喷射厚度321mm矿井二期工程揭露岩石条件差风井井底施工100 米巷道出现次顶月进尺足50m施工完巷道出现程度变形开裂底臌现象该巷道部分断面施工2～3 月顶底板两帮变形量达1000mm巷道维护维修带难度导致生产成增加
13围岩物理力学特性
通现场取样巷道围岩物化特征进行测试分析力学测试参数见出该巷道围岩条件属典型软岩
2变形破坏特点原分析
21 变形破坏特点
（1）顶底板收敛变形两帮挤严重部分点收敛变形量2～3 月达500mm
（2）U29型钢支架出现严重偏转折曲扭曲挤插底板形成尖顶等
（
3）巷道变形速率长期变形止矿压监测结果表明巷道掘出初期日均变形量达10mm~15mm变形长期止掘出2~3 月巷道直变形部分点直破坏
22 变形原分析
（1）围岩承载力较低巷道失稳原室岩样物理实验知该巷道围岩抗压强度均15Mpa 属典型软岩加岩层连续性较差围岩整体承载力受极影响
（2）水影响根矿井工程质资料实际情况侏罗系含水层组孔隙裂隙水影响巷道掘进支护影响素巷道处位置围岩部分破碎煤层水作非常敏感煤遇水泥化现象十分明显
（3）应力水应力数值较
（4）巷道原支护结构方式参数合理受巷道工程质条件限制巷道成型效果支架围岩接触良喷射混凝土封闭效果明显整体支护强度够
（5）底板底角未采取效控制措施
3 巷道变形控制技术
31 控制原
考虑极软岩巷道围岩特性支护结构承载性应整体性结构性全面性效性时效性原出发积极动支护方式体实现巷道围岩变形效控制
（1）整体性原支护围岩实现作保证锚杆均发挥锚固作锚杆控制范围围岩形成整体支护围岩形成复合体发挥协作表现出较刚度较强抵抗变形力
（2）结构性原支护围岩作形成复合结构中应力状态出发通加强锚固增加锚固深度改善支护结构中关键部位应力状态保证支护结构整体应力状态均衡避免局部应力集中引起支护结构局部首先失稳破坏导致支护结构整体失稳
（3）全面性原仅加强巷道顶帮支护加强巷道底角底板围岩支护形成全断面支护结构效控制底角变形底臌引起支护结构顶帮失稳进导致支护结构整体失稳破坏状况
32 控制策
（1）水治理首先优选巷道层位避免含水岩层中掘巷建议总回风巷巷道3#
煤顶板掘进煤作巷道顶板次采取疏喷堵复喷相结合综合治水措施
（2）全断面封闭支护目前U 型钢支架支护基础采型钢反拱混凝土封底找等全断面封闭支护措施提高目前支架整体承载力岩性允许治水成果显著情况采锚喷+钢架联合支护实施关键部位帮部底脚锚索结构补强时滞定距离根现场实测资料确定进行壁注浆充填时机
（3）释放高应力通预留围岩收敛变形富余量允许围岩产生定量变形释放掉部分应变降低支护难度
33 支护方案设计
根前面分析结果提出总体支护方案：超前探测预注浆加固＋初次U 型钢缩支架喷网支护＋二次注浆加固＋关键部位锚索加固结合顶帮预留变形量等措施保证巷道长期稳定具体支护实施细设计参数：
（1）超前钻孔探测注浆加固形成帷幕采喷射混凝土配合砌筑混凝土止浆垫方法封闭掘进迎头掘进轮廓线侧布置超前探测注浆钻孔全断面布置7～8 超前探测注浆钻孔6～7 布置巷道周边1 布置断面中间初始钻孔直径Ф110mm采Ф90mm 钢作注浆黄麻水泥水玻璃胶泥封孔期注浆进行钻进钻头直径Ф75mm采分段钻进完成注浆加固原孔位钻进达定深度进行注浆循环直穿越整涌水区达50～60m 左右进行集中掘进支护
（2）初次U 型钢支架喷网支护采29U 型钢制作成缩性支架排距800mm金属网采Φ65mm 圆钢焊接纬网喷射混凝土厚度50～60mm保证覆盖住围岩U29型钢支架翼缘金属网实施高性二次锚固支护注浆加固创造条件
（3）高性全断面注浆二次支护完成巷道掘进初次支护进行全断面二次注浆加固
（4）关键部位锚索加强支护巷道拱肩底角位置采预应力锚索加强支护全断面布置预应力锚索4 根排距2400mm规格直径1896长度8300mm成孔程中出现导水现象先利加深锚索孔进行深孔点源高压注浆加固然刷孔安装锚索保证关键部位加固效果
4 支护效果分析
北翼总回风巷建设单位求建设务调整北翼总回风巷掘进工程2009 年12月暂停支护技术方案2010年4月开始针2009年11月施工40m时段设置两变形段进行观测收敛变形曲线知：收敛变形速率明显减外顶底板收敛变形底鼓引起果进行二次全断面锚注反底拱施工新支护方案保证该巷道长期稳定
5 结
文通极软岩巷道工程实例实测试验研究分析出极软岩巷道变形破坏具变形难支护变形持续时间长等特点原包括围岩承载力低应力水影响原支护结构方式参数合理等提出巷道变形控制原策略针某矿极软岩巷道设计合理支护参数通现场实施监测证明文提出极软岩巷道围岩变形控制技术具较实性效性推广价值
编写：白兴军
2010年11月4日
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煤矿软岩问题直困扰煤矿生产建设重难题时已直接影响制约国煤矿安全生产国外许学者针软岩支护问题进行量理试验研究提出许影响软岩支护理稳定控制技术然解决量软岩支护问题软岩巷道处质条件复杂性特着浅部资源枯竭国民济快速发展资源需求量越越煤矿开采深部逐年增加深部高应力环境中许浅部硬岩特性岩层表现软岩特性巷道围岩长期变形止软岩巷道支护难问题然影响制约煤矿安全生产素进步研究软岩巷道变形破坏失稳机理提出适合稳定控制支护技术具重社会济意义
1 巷道工程条件
11 工程概况
矿北翼总回风巷设计总长度2000m埋深约280m巷道断面半圆拱形设计净宽5 米净高41m原支护方案采锚网喷+ U29型缩型支架支护锚杆普通螺纹钢锚杆拱部规格Φ20×2400mm墙部规格Φ20×2000mm间排距800×800mm金属网Ф65 钢筋焊接成金属网喷射混凝土强度等级C20喷射厚度321mm矿井二期工程揭露岩石条件差风井井底施工100 米巷道出现次顶月进尺足50m施工完巷道出现程度变形开裂底臌现象该巷道部分断面施工2～3 月顶底板两帮变形量达1000mm巷道维护维修带难度导致生产成增加
13围岩物理力学特性
通现场取样巷道围岩物化特征进行测试分析力学测试参数见出该巷道围岩条件属典型软岩
2变形破坏特点原分析
21 变形破坏特点
（1）顶底板收敛变形两帮挤严重部分点收敛变形量2～3 月达500mm
（2）U29型钢支架出现严重偏转折曲扭曲挤插底板形成尖顶等
（
3）巷道变形速率长期变形止矿压监测结果表明巷道掘出初期日均变形量达10mm~15mm变形长期止掘出2~3 月巷道直变形部分点直破坏
22 变形原分析
（1）围岩承载力较低巷道失稳原室岩样物理实验知该巷道围岩抗压强度均15Mpa 属典型软岩加岩层连续性较差围岩整体承载力受极影响
（2）水影响根矿井工程质资料实际情况侏罗系含水层组孔隙裂隙水影响巷道掘进支护影响素巷道处位置围岩部分破碎煤层水作非常敏感煤遇水泥化现象十分明显
（3）应力水应力数值较
（4）巷道原支护结构方式参数合理受巷道工程质条件限制巷道成型效果支架围岩接触良喷射混凝土封闭效果明显整体支护强度够
（5）底板底角未采取效控制措施
3 巷道变形控制技术
31 控制原
考虑极软岩巷道围岩特性支护结构承载性应整体性结构性全面性效性时效性原出发积极动支护方式体实现巷道围岩变形效控制
（1）整体性原支护围岩实现作保证锚杆均发挥锚固作锚杆控制范围围岩形成整体支护围岩形成复合体发挥协作表现出较刚度较强抵抗变形力
（2）结构性原支护围岩作形成复合结构中应力状态出发通加强锚固增加锚固深度改善支护结构中关键部位应力状态保证支护结构整体应力状态均衡避免局部应力集中引起支护结构局部首先失稳破坏导致支护结构整体失稳
（3）全面性原仅加强巷道顶帮支护加强巷道底角底板围岩支护形成全断面支护结构效控制底角变形底臌引起支护结构顶帮失稳进导致支护结构整体失稳破坏状况
32 控制策
（1）水治理首先优选巷道层位避免含水岩层中掘巷建议总回风巷巷道3#
煤顶板掘进煤作巷道顶板次采取疏喷堵复喷相结合综合治水措施
（2）全断面封闭支护目前U 型钢支架支护基础采型钢反拱混凝土封底找等全断面封闭支护措施提高目前支架整体承载力岩性允许治水成果显著情况采锚喷+钢架联合支护实施关键部位帮部底脚锚索结构补强时滞定距离根现场实测资料确定进行壁注浆充填时机
（3）释放高应力通预留围岩收敛变形富余量允许围岩产生定量变形释放掉部分应变降低支护难度
33 支护方案设计
根前面分析结果提出总体支护方案：超前探测预注浆加固＋初次U 型钢缩支架喷网支护＋二次注浆加固＋关键部位锚索加固结合顶帮预留变形量等措施保证巷道长期稳定具体支护实施细设计参数：
（1）超前钻孔探测注浆加固形成帷幕采喷射混凝土配合砌筑混凝土止浆垫方法封闭掘进迎头掘进轮廓线侧布置超前探测注浆钻孔全断面布置7～8 超前探测注浆钻孔6～7 布置巷道周边1 布置断面中间初始钻孔直径Ф110mm采Ф90mm 钢作注浆黄麻水泥水玻璃胶泥封孔期注浆进行钻进钻头直径Ф75mm采分段钻进完成注浆加固原孔位钻进达定深度进行注浆循环直穿越整涌水区达50～60m 左右进行集中掘进支护
（2）初次U 型钢支架喷网支护采29U 型钢制作成缩性支架排距800mm金属网采Φ65mm 圆钢焊接纬网喷射混凝土厚度50～60mm保证覆盖住围岩U29型钢支架翼缘金属网实施高性二次锚固支护注浆加固创造条件
（3）高性全断面注浆二次支护完成巷道掘进初次支护进行全断面二次注浆加固
（4）关键部位锚索加强支护巷道拱肩底角位置采预应力锚索加强支护全断面布置预应力锚索4 根排距2400mm规格直径1896长度8300mm成孔程中出现导水现象先利加深锚索孔进行深孔点源高压注浆加固然刷孔安装锚索保证关键部位加固效果
4 支护效果分析
北翼总回风巷建设单位求建设务调整北翼总回风巷掘进工程2009 年12月暂停支护技术方案2010年4月开始针2009年11月施工40m时段设置两变形段进行观测收敛变形曲线知：收敛变形速率明显减外顶底板收敛变形底鼓引起果进行二次全断面锚注反底拱施工新支护方案保证该巷道长期稳定
5 结
文通极软岩巷道工程实例实测试验研究分析出极软岩巷道变形破坏具变形难支护变形持续时间长等特点原包括围岩承载力低应力水影响原支护结构方式参数合理等提出巷道变形控制原策略针某矿极软岩巷道设计合理支护参数通现场实施监测证明文提出极软岩巷道围岩变形控制技术具较实性效性推广价值
编写：白兴军
2010年11月4日
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