井巷工程-难维护巷道围岩变形控制技术PPT课件.ppt

1、概述概述难维护巷道的类型难维护巷道的类型围岩应力转移的控制原理与技术围岩应力转移的控制原理与技术巷道围岩注将加固原理与技术巷道围岩注将加固原理与技术合理的支护方法合理的支护方法工程实例工程实例2022-4-211岩巷难维护的原因岩巷难维护的原因一、概述围岩松软破碎：单轴抗压强度围岩松软破碎：单轴抗压强度101020MPa20MPa 深井（自重应力）深井（自重应力） 高应力高应力 采动应力（原岩应力的采动应力（原岩应力的3 36 6倍）倍） 构造应力构造应力松软破碎高应力松软破碎高应力2022-4-212难维护岩巷的变形破坏特点难维护岩巷的变形破坏特点2022-4-213难维护岩巷的类型难维护岩

2、巷的类型二、难维护巷道的类型2022-4-214u动压巷道动压巷道2022-4-215u软岩巷道软岩巷道2022-4-216u地质软岩：地质软岩：单轴抗压强度在单轴抗压强度在0.525 MPa0.525 MPa的松散、破碎、软弱及风化膨的松散、破碎、软弱及风化膨胀性一类岩体的总称。胀性一类岩体的总称。u工程软岩：工程软岩：在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体 。工程岩。工程岩体是软岩工程研究的主要对象，包括岩块、结构面及其空间组合特征。体是软岩工程研究的主要对象，包括岩块、结构面及其空间组合特征。工程力是指作用在工程岩体上的力的总和，可以是重力、

3、构造残余应工程力是指作用在工程岩体上的力的总和，可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等。显著塑性变形以塑性力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等。显著塑性变形以塑性变形为主的变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常变形为主的变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常使用。包括显著的弹性变形、粘弹塑性变形，连续性变形和非连续性使用。包括显著的弹性变形、粘弹塑性变形，连续性变形和非连续性变形等。变形等。软岩的概念软岩的概念2022-4-217u深井巷道深井巷道2022-4-218难维护岩巷成为重点难维护岩巷成为重点2022-4-219sin2sin10s

4、in1ctgcpctgcpaRi2002sinRctgcpaGu式中：R塑性区半径；a巷道半径；P0原岩应力；Pi支护阻力；c岩石内聚力；岩石内摩擦角；u0巷道周边位移；G围岩剪切模量。u以往的研究多注重加固围岩和支护技术，但是位移以往的研究多注重加固围岩和支护技术，但是位移 u u0 0随围随围岩应力岩应力P P的变化非常显著，对此却研究很少。故降低围岩应的变化非常显著，对此却研究很少。故降低围岩应力是在深井、软岩、动压条件下保持巷道围岩稳定的重要技力是在深井、软岩、动压条件下保持巷道围岩稳定的重要技术发展方向。术发展方向。三、围岩应力转移的控制原理与技术2022-4-2110开槽孔开槽孔巷

5、道周边开槽孔后的应力分布围岩应力较低区；应力升高区；原岩应力区 2022-4-2111松动爆破松动爆破2022-4-2112巷道一侧或两侧布置巷峒巷道一侧或两侧布置巷峒 巷道一侧布置巷硐后效果示意图巷道一侧布置巷硐后效果示意图2022-4-2113顶部构建软弱区应力转移原理与技术顶部构建软弱区应力转移原理与技术2022-4-2114u技术关键：技术关键：u效果：效果：u实测表明：实测表明：2022-4-2115底部构建软弱区应力转移原理与技术底部构建软弱区应力转移原理与技术3上煤硐室244.613下煤278.61302.82022-4-21162022-4-21172022-4-2118202

6、2-4-21192022-4-2120u技术关键：技术关键：2022-4-2121u效果：效果：2022-4-2122上行开采的应力转移原理与技术上行开采的应力转移原理与技术u基本原理：基本原理：四煤采空区二煤层2022-4-21232022-4-21242022-4-2125u技术方案：技术方案：巷道底板深部反拱及应力转移原理与技术巷道底板深部反拱及应力转移原理与技术2022-4-2126u实施效果：实施效果：2022-4-2127掘进工作面超前钻孔应力转移原理与技术掘进工作面超前钻孔应力转移原理与技术3421u基本原理：基本原理：2022-4-2128u参数确定：参数确定：2022-4-2

7、129u实例：实例：2022-4-2130四、巷道围岩注将加固原理与技术设计断面为设计断面为16m16m2 2的大巷，掘出数的大巷，掘出数月，框式支架就严重损伤破坏月，框式支架就严重损伤破坏极软岩锚网喷支护巷道，掘出数极软岩锚网喷支护巷道，掘出数月，就坍塌破坏。月，就坍塌破坏。2022-4-2131注浆固化稳定围岩机理注浆固化稳定围岩机理2022-4-21321杆体；2托盘；3压紧螺母；4螺纹丝扣；5挡环；6射浆孔；7钻孔；8环形密封锚固卷；9注浆嘴；10岩体注浆加固圈32022-4-2133浆液扩散情况注浆围岩岩芯照片2022-4-2134锚注加固支护11普通锚杆；普通锚杆；22注浆锚杆；注

8、浆锚杆；33金属网喷层；金属网喷层；44注浆加固圈；注浆加固圈；55锚杆加固圈；锚杆加固圈；2022-4-2135u 注浆与锚杆共同作用效果注浆与锚杆共同作用效果2022-4-21362022-4-21372022-4-2138u架棚：工字钢棚、架棚：工字钢棚、U U型棚及其它异型棚。型棚及其它异型棚。u锚杆支护体系：锚杆、锚索、桁架、三维锚索。锚杆支护体系：锚杆、锚索、桁架、三维锚索。u砌碹类。砌碹类。u其它组合支护（介绍几种目前较典型的）。其它组合支护（介绍几种目前较典型的）。五、合理的支护方法2022-4-2139先让后抗；先让后抗；先柔后刚；二次支护；控制底鼓。先柔后刚；二次支护；控制

9、底鼓。让、抗、柔、刚的合理选择与匹配。让、抗、柔、刚的合理选择与匹配。让、抗、柔、刚的的程度、强度。让、抗、柔、刚的的程度、强度。难维护岩巷的支护原则难维护岩巷的支护原则2022-4-2140构筑柔性层构筑柔性层2022-4-2141应用实例应用实例1 1：u某矿某矿-850m-850m二采区轨道下山位于砂质页岩和中砂岩互层中。二采区轨道下山位于砂质页岩和中砂岩互层中。砂质页岩灰色、性脆、具贝壳状断口；中砂岩灰白色，钙质砂质页岩灰色、性脆、具贝壳状断口；中砂岩灰白色，钙质胶结，成分以石英长石为主，含较多暗色矿物，围岩抗压强胶结，成分以石英长石为主，含较多暗色矿物，围岩抗压强度小。埋深度小。埋深

10、9989981065m1065m。巷道长期流变、大变形、维护困难，。巷道长期流变、大变形、维护困难，显现出深井、软岩岩巷围岩的变形破碎特征。显现出深井、软岩岩巷围岩的变形破碎特征。2022-4-2142u一次支护锚杆间排距为一次支护锚杆间排距为800800800mm800mm，锚杆为直径，锚杆为直径22mm22mm、长度、长度2.4m2.4m的左旋高强度螺纹钢锚杆。的左旋高强度螺纹钢锚杆。一次支护一次支护有限让压控制围岩有限让压控制围岩二次支护二次支护使围岩停止蠕变转使围岩停止蠕变转化到稳定状态化到稳定状态u二次支护采用锚杆支护与注浆加固，二次支护锚杆布置与一次锚二次支护采用锚杆支护与注浆加固

11、，二次支护锚杆布置与一次锚杆布置呈五花型，间排距为杆布置呈五花型，间排距为800800800mm800mm，锚杆为直径，锚杆为直径22mm22mm、长、长度度2.4m2.4m的左旋高强度螺纹钢锚杆。注浆材料采用的左旋高强度螺纹钢锚杆。注浆材料采用ZKDZKD高水速凝材高水速凝材料料 ，注浆孔深，注浆孔深2.5m2.5m。 2022-4-2143应用实例应用实例2 2：u某矿井底车场巷道群埋深某矿井底车场巷道群埋深520m520m，所处地层为二叠系石盒子组下，所处地层为二叠系石盒子组下部，位于泥岩、砂质泥岩和粉砂岩互层中，被落差部，位于泥岩、砂质泥岩和粉砂岩互层中，被落差4545110m 311

12、0m 3条大断层切割，围岩呈碎裂结构，层理紊乱，节理发育，粉砂条大断层切割，围岩呈碎裂结构，层理紊乱，节理发育，粉砂岩节理的平均间距小于、等于岩节理的平均间距小于、等于0.2m0.2m。围岩抗压强度小，泥岩中。围岩抗压强度小，泥岩中黏土矿物含量黏土矿物含量75%75%78%78%，遇水易膨胀泥化。受围岩松软低强，遇水易膨胀泥化。受围岩松软低强度和埋深及地质构造应力大的双重作用影响，巷道变形初期来度和埋深及地质构造应力大的双重作用影响，巷道变形初期来压快、变形量大；稳定后围岩仍以一定速度长时间持续流变、压快、变形量大；稳定后围岩仍以一定速度长时间持续流变、大变形，巷道围岩变形强烈。大变形，巷道围

13、岩变形强烈。2022-4-2144u支护方式：一次支护：锚网喷，二次支护：锚网喷索支护方式：一次支护：锚网喷，二次支护：锚网喷索 2022-4-2145u支护方式：一次支护：锚网喷、混凝土底拱支护方式：一次支护：锚网喷、混凝土底拱 ，二次支护：锚，二次支护：锚网喷索网喷索 2022-4-2146u支护方式：一次支护：锚网喷，二次支护：全断面半刚性料支护方式：一次支护：锚网喷，二次支护：全断面半刚性料石碹（单层）石碹（单层）巷道变形速度曲线00.10.20.30.40.56月22日9月10日11月29日2月17日5月8日时间 （天）变形速度 （mm/d）2022-4-2147u支护方式：一次支护

14、：锚网喷支护方式：一次支护：锚网喷 扩刷扩刷 ，二次支护：全断面，二次支护：全断面半刚性料石碹（双层）半刚性料石碹（双层） 2022-4-2148u二次支护后稳定期巷道变形速度二次支护后稳定期巷道变形速度2022-4-2149应用实例应用实例3 3：u某矿西大巷埋深某矿西大巷埋深545m545m，位于泥岩和砂质泥岩互层中，构造复杂。，位于泥岩和砂质泥岩互层中，构造复杂。水平应力水平应力22.0MPa22.0MPa，是垂直应力的，是垂直应力的2.02.0倍左右。水平应力与泥岩抗倍左右。水平应力与泥岩抗压强度之比为压强度之比为1.571.57，水平应力与砂质泥岩抗压强度之比为，水平应力与砂质泥岩抗

15、压强度之比为1.141.14。u泥岩中粘土矿物含量为泥岩中粘土矿物含量为75758989，其中伊蒙层含量为，其中伊蒙层含量为25253333，伊利石含量为伊利石含量为2 24 4，高岭土含量为，高岭土含量为14143333，绿泥石含量，绿泥石含量25253232，强吸水、遇水急剧膨胀泥化，风化；层理破碎，层，强吸水、遇水急剧膨胀泥化，风化；层理破碎，层理节理裂隙十分发育。节理组理节理裂隙十分发育。节理组3 3，节理数平均为，节理数平均为12123232条条/m3/m3，平均间距平均间距0.2m0.2m。西大巷为典型的深井、软岩岩巷。西大巷为典型的深井、软岩岩巷。 2022-4-2150西大巷原

16、采用的具有西大巷原采用的具有代表性的支护方式代表性的支护方式2022-4-2151目前的支护方式：如锚杆支护、锚喷支护、锚杆目前的支护方式：如锚杆支护、锚喷支护、锚杆网壳支护、锚杆钢丝绳支护、工字钢拱形支护等网壳支护、锚杆钢丝绳支护、工字钢拱形支护等不能适应高应力软岩巷道剧烈变形，需要研究开发不能适应高应力软岩巷道剧烈变形，需要研究开发新型支护技术，控制该类巷道围岩变形新型支护技术，控制该类巷道围岩变形。 巷道掘进后，巷道掘进后，46个个月巷道变形量就达到月巷道变形量就达到10002000mm，巷道，巷道变形表现为整体收敛变形表现为整体收敛变形的特点。变形的特点。 初 期 变 形 速 度 在初

17、 期 变 形 速 度 在10mm/d以上，半年以上，半年以后，变形速度仍然以后，变形速度仍然保持在保持在38mm/d。 1、变形量大、变形量大 原支护方式下围岩变形有如下特点：原支护方式下围岩变形有如下特点： 2、变形速度快、变形速度快 3、变形持续时间长、变形持续时间长 从已经施工的巷道维护状从已经施工的巷道维护状况来看，虽然巷道已经掘况来看，虽然巷道已经掘出多年，但巷道并没有稳出多年，但巷道并没有稳定，每隔半年左右需要维定，每隔半年左右需要维修修1次次。 2022-4-2152u采用采用“先让后抗、先柔后刚先让后抗、先柔后刚”的原则，即围岩卸压与加固相的原则，即围岩卸压与加固相结合的原则。

18、结合的原则。u应力转移，降低浅部围岩应力应力转移，降低浅部围岩应力u采用二次支护，合理确定二次支护时机和支护强度。采用二次支护，合理确定二次支护时机和支护强度。u提出：一次支护采用有控主动卸压技术（锚杆封闭式金属提出：一次支护采用有控主动卸压技术（锚杆封闭式金属支架，有控主动破碎一定厚度的围岩）。二次支护采用锚杆支架，有控主动破碎一定厚度的围岩）。二次支护采用锚杆注浆加固技术。注浆加固技术。采取的方法：采取的方法：2022-4-2153u紧跟迎头安设封闭式工字钢圆形支架，按照一次支护的紧跟迎头安设封闭式工字钢圆形支架，按照一次支护的锚杆间排距安装锚杆；锚杆间排距安装锚杆；u完成一次支护后，当围

19、岩变形过大挤压支架、挤压力达完成一次支护后，当围岩变形过大挤压支架、挤压力达到到1MPa1MPa时，主动破碎一定厚度的围岩，周而复始，直至时，主动破碎一定厚度的围岩，周而复始，直至围岩变形速度稳定；围岩变形速度稳定；u二次加强支护，安装锚杆并喷浆封闭围岩，用高水速凝二次加强支护，安装锚杆并喷浆封闭围岩，用高水速凝材料进行注浆加固。材料进行注浆加固。施工步骤施工步骤2022-4-21542022-4-2155合理的一次支护合理的一次支护有限让压合理控制围岩技术。如锚喷网、可缩有限让压合理控制围岩技术。如锚喷网、可缩性金属支架。性金属支架。确定合理的支护强度。选择不同锚杆间排距下锚确定合理的支护强

20、度。选择不同锚杆间排距下锚固体对应的力学参数及原岩应力、岩体力学参数、巷道固体对应的力学参数及原岩应力、岩体力学参数、巷道半径、锚固区半径值，研究支护强度与围岩塑性区范围半径、锚固区半径值，研究支护强度与围岩塑性区范围的变化关系。的变化关系。根据变化拐点的支护强度进行相关支根据变化拐点的支护强度进行相关支护参数的计算。护参数的计算。2022-4-2156有控主动卸压技术。深部、软岩岩巷初期变形速有控主动卸压技术。深部、软岩岩巷初期变形速度通常都在度通常都在10 mm/d10 mm/d以上，围岩剧烈破坏、支护体失效以上，围岩剧烈破坏、支护体失效 ，掘进初期巨大的变形能必须以某种形式释放。掘进初期

21、巨大的变形能必须以某种形式释放。 巷道掘进时紧跟迎头打设顶板锚杆保证安全、架设巷道掘进时紧跟迎头打设顶板锚杆保证安全、架设棚式支架，当围岩变形挤压支架时，主动破碎一定厚度的棚式支架，当围岩变形挤压支架时，主动破碎一定厚度的围岩，使围岩与支架之间留有一定的变形空间、释放变形围岩，使围岩与支架之间留有一定的变形空间、释放变形能，将高应力向深部转移。能，将高应力向深部转移。 2022-4-2157以往巷道卸压技术以往巷道卸压技术 卸压程度过高，塑性区范围急卸压程度过高，塑性区范围急剧增大造成浅部围岩自身承载能剧增大造成浅部围岩自身承载能力大幅度降低，不利于巷道维护。力大幅度降低，不利于巷道维护。 卸

22、压程度过低，应力转移效果卸压程度过低，应力转移效果将不明显，达不到卸压的目的。将不明显，达不到卸压的目的。不易控制卸压程度不易控制卸压程度有控主动卸有控主动卸压技术压技术控制围岩变形控制围岩变形空间（破碎围空间（破碎围岩厚度）岩厚度）合理的卸压合理的卸压程度程度2022-4-2158二次支护时机二次支护时机 u一次支护一次支护后形成的塑性区具有显著的流变性质。后形成的塑性区具有显著的流变性质。 u工程实践表明，二次支护过早将难以抗拒围岩的初期剧烈变形，工程实践表明，二次支护过早将难以抗拒围岩的初期剧烈变形，二次支护过晚，围岩破坏加剧，自身承载能力又会急剧下降，二次支护过晚，围岩破坏加剧，自身承

23、载能力又会急剧下降，即二次支护在时间上与围岩变形特性不能协调。即二次支护在时间上与围岩变形特性不能协调。u二次支护二次支护时机是决定维护效果的关键因素。二次支护最佳时机时机是决定维护效果的关键因素。二次支护最佳时机是围岩应力、塑性区及变形速度趋于稳定，此时围岩的膨胀变是围岩应力、塑性区及变形速度趋于稳定，此时围岩的膨胀变形能得到了充分释放而围岩自身承载能力又没有太多的损失。形能得到了充分释放而围岩自身承载能力又没有太多的损失。该时机的掌握可以通过对巷道表面位移监测，当巷道表面位移该时机的掌握可以通过对巷道表面位移监测，当巷道表面位移速度由快到趋于平缓的拐点附近为二次支护的最佳支护时机。速度由快

24、到趋于平缓的拐点附近为二次支护的最佳支护时机。2022-4-2159变形速度变形速度/10/10-6 -6m m s s-1 -1t t/10/105 5s su一次支护后围岩变形速度随时间变化曲线一次支护后围岩变形速度随时间变化曲线 垂直移近速度随时间变化曲线水平移近速度随时间变化曲线2022-4-2160应力应力/MPa/MPat/105su一次支护后巷道周边应力随时间变化曲线一次支护后巷道周边应力随时间变化曲线 水平应力随时间变化曲线垂直应力随时间变化曲线2022-4-2161u难维护岩巷围岩产生大范围的破碎区、塑性区难以避免，难维护岩巷围岩产生大范围的破碎区、塑性区难以避免，一次支护控

25、制高应力软岩巷道围岩大变形难以实现，应一次支护控制高应力软岩巷道围岩大变形难以实现，应进行二次支护。二次支护时机是决定维护效果的关键因进行二次支护。二次支护时机是决定维护效果的关键因素。二次支护最佳时机是围岩应力、塑性区及变形速度素。二次支护最佳时机是围岩应力、塑性区及变形速度趋于稳定，此时围岩的膨胀变形能得到了充分释放而围趋于稳定，此时围岩的膨胀变形能得到了充分释放而围岩自身承载能力又没有太多的损失。该时机的掌握可以岩自身承载能力又没有太多的损失。该时机的掌握可以通过对巷道表面位移监测，当巷道表面位移速度由快到通过对巷道表面位移监测，当巷道表面位移速度由快到趋于平缓的拐点附近为二次支护的最佳

26、支护时机。趋于平缓的拐点附近为二次支护的最佳支护时机。 2022-4-2162u软岩巷道的有效维护是煤矿开采面临的主要难题之一，目软岩巷道的有效维护是煤矿开采面临的主要难题之一，目前国内外仍未形成一种普遍适用的技术方法；前国内外仍未形成一种普遍适用的技术方法；u该类巷道的有效维护必须针对现场实际条件灵活运用锚杆、该类巷道的有效维护必须针对现场实际条件灵活运用锚杆、锚索、金属棚、注浆等技术互相组合，才能取得成功。锚索、金属棚、注浆等技术互相组合，才能取得成功。u在本研究中，应针对现场条件，加强围岩变形破坏的监测，在本研究中，应针对现场条件，加强围岩变形破坏的监测，用时调整支护方案和参数，反复实验

27、以形成适用于煤矿的用时调整支护方案和参数，反复实验以形成适用于煤矿的有效维护方法。有效维护方法。2022-4-2163六、工程实例问题提出问题提出 卧龙湖煤矿南大巷前期调研结果卧龙湖煤矿南大巷前期调研结果采用的关键技术采用的关键技术新掘巷道初步技术方案新掘巷道初步技术方案修复巷道初步技术方案修复巷道初步技术方案2022-4-2164u卧龙湖煤矿南翼主采煤层为卧龙湖煤矿南翼主采煤层为1010煤，且为矿井的首采区域，为此掘进了煤，且为矿井的首采区域，为此掘进了三条大巷：南运、南回和南轨。三条大巷：南运、南回和南轨。巷道位置巷道位置T-522.414变平点-507.458F9 T-508.077F1

28、0 -515.036F11-511.76822860 H=1mT-504.3T-503.4Y4Y6Y7Y8T-515.6132022-4-2165u南翼运输巷南翼运输巷起点标高为起点标高为-481.913-481.913-480.113 m-480.113 m，岩性以泥岩、细砂岩为，岩性以泥岩、细砂岩为主，泥岩厚度为主，泥岩厚度为5 m5 m，细砂岩厚度为，细砂岩厚度为1.5 m1.5 m，巷道断面为直墙半圆拱形，巷道断面为直墙半圆拱形，断面规格：净宽断面规格：净宽净高净高=3800=38003200 mm3200 mm。u南翼轨道巷南翼轨道巷起点标高为起点标高为-478.537 m-478.

29、537 m，其顶板为细砂岩，底板为泥岩，其顶板为细砂岩，底板为泥岩，巷道断面为直墙半圆拱形，断面规格：净宽巷道断面为直墙半圆拱形，断面规格：净宽净高净高=4000=40003600 mm3600 mm。u南翼回风巷南翼回风巷起点标高为起点标高为-473.534-473.534-472.494 m-472.494 m，岩性以泥岩为主，巷道，岩性以泥岩为主，巷道底板位于底板位于1010煤上煤上31.131.132.7 m32.7 m，巷道顶板为细砂岩，深灰色，块状泥盖，巷道顶板为细砂岩，深灰色，块状泥盖质胶结，局部有可能有煤线、岩浆岩侵蚀。底板：灰黑色粉砂岩，块质胶结，局部有可能有煤线、岩浆岩侵蚀

30、。底板：灰黑色粉砂岩，块状构造，具滑面。巷道断面为直墙半圆拱形，断面规格：净宽状构造，具滑面。巷道断面为直墙半圆拱形，断面规格：净宽净高净高=4400=44003400 mm3400 mm。巷道围岩状况巷道围岩状况2022-4-2166巷道支护状况巷道支护状况注浆锚杆?20，14007根，排距2.52022-4-2167u巷道在掘进后较短时间内就巷道在掘进后较短时间内就会发生较大变形，尤其在一会发生较大变形，尤其在一些褶曲附近表现得更为显著，些褶曲附近表现得更为显著，变形表现为严重的变形表现为严重的底鼓底鼓和巷和巷道道顶部严重破裂顶部严重破裂，部分，部分锚杆锚杆托板变形或者托板变形或者锚杆破断

31、，造锚杆破断，造成巷道失修工程量大，维护成巷道失修工程量大，维护困难。困难。出现的问题出现的问题2022-4-2168u巷道围岩变形破坏原因和状况的调查研究。巷道围岩变形破坏原因和状况的调查研究。u巷道围岩地质力学综合评判。巷道围岩地质力学综合评判。u针对修复巷道，研究提出合理的围岩控制技术方案和参数。针对修复巷道，研究提出合理的围岩控制技术方案和参数。u针对新掘巷道，研究提出合理的围岩控制技术方案和参数。针对新掘巷道，研究提出合理的围岩控制技术方案和参数。u研究巷道围岩控制的施工工艺、施工要点、施工机具与工艺研究巷道围岩控制的施工工艺、施工要点、施工机具与工艺配套体系。配套体系。u建立软岩巷

32、道的支护质量检测标准和方法。建立软岩巷道的支护质量检测标准和方法。主要研究内容主要研究内容2022-4-2169u根据卧龙湖煤矿南翼大巷具体生产技术条件，根据卧龙湖煤矿南翼大巷具体生产技术条件， 20082008年年2 2月月2727日早班在日早班在南翼轨道和回风大巷中使用南翼轨道和回风大巷中使用YS(B) YS(B) 钻孔窥视仪对围岩内部离层与变形钻孔窥视仪对围岩内部离层与变形情况进行了探测分析，共布置了情况进行了探测分析，共布置了2323个观测孔，得到有利用价值孔个观测孔，得到有利用价值孔2121个。个。其中，由于其中，由于南翼运输大巷南翼运输大巷目前没有施工队施工，无法进行钻孔窥视观目前

33、没有施工队施工，无法进行钻孔窥视观测。测。u对各孔进行探测后得到了钻孔内窥视录像，对获得的对各孔进行探测后得到了钻孔内窥视录像，对获得的2121个探测孔窥视个探测孔窥视资料处理后得到资料处理后得到150150多张图像，通过对这些图像的分析，得出了巷道多张图像，通过对这些图像的分析，得出了巷道变形破坏范围，为巷道支护参数的选取奠定了基础。变形破坏范围，为巷道支护参数的选取奠定了基础。2022-4-2170现场调研方案现场调研方案观测地点观测地点测面测面表面位移表面位移南翼轨道大巷南翼轨道大巷修复注浆段修复注浆段1个测面个测面无无修复未注浆段修复未注浆段1个测面个测面无无南翼回风大巷南翼回风大巷新

34、掘段新掘段1个测面个测面2个测面个测面修复段修复段1个测面个测面无无2022-4-2171南翼轨道大巷探测结果南翼轨道大巷探测结果u注浆段探测结果注浆段探测结果顶板探测孔顶板探测孔 0.3m0.3m、0.5m0.5m、1.0m1.0m、1.2m 1.2m ：0.5 1.5m0.5 1.5m范围内，顶板围岩呈现分段离层现象，间隔约范围内，顶板围岩呈现分段离层现象，间隔约0.2m0.2m；1.5m1.5m、1.8m1.8m、 2.0m2.0m、2.5m2.5m：此范围内离层明显，其中在：此范围内离层明显，其中在1.82.5m1.82.5m范围有范围有3 3个较大离层存在；个较大离层存在；2.7m2

35、.7m、3.0m3.0m、3.5m3.5m：2.7m2.7m处有离层，之外围岩完整。处有离层，之外围岩完整。2022-4-2172帮探测孔帮探测孔0.2m0.2m、0.5m0.5m、0.6m0.6m、0.8m 0.8m ：0.51.5m0.51.5m范围内围岩十分破碎，注浆效果较差；范围内围岩十分破碎，注浆效果较差；1.0m1.0m、1.2m1.2m、 1.5m1.5m、2.0m2.0m：巷道：巷道1.52.5m1.52.5m范围内围岩注浆效果较好；范围内围岩注浆效果较好；2.5m2.5m、3.0m3.0m、4.0m4.0m、5.5m5.5m：巷道：巷道2.55.5m2.55.5m范围内围岩完

36、整，无明显离层和破碎带出现。范围内围岩完整，无明显离层和破碎带出现。2022-4-2173肩角探测孔肩角探测孔0.3m0.3m、0.5m0.5m、0.7m0.7m、1.0m1.0m、1.5m 1.5m ：0.31.0m0.31.0m内围岩破碎，注浆效果很差；内围岩破碎，注浆效果很差；2.0m2.0m、2.3m2.3m、 2.5m2.5m、2.7m2.7m、3.0m3.0m：1.02.0m1.02.0m内围岩较好；内围岩较好；2.03.3m2.03.3m范围内出现程度不同的破碎带；范围内出现程度不同的破碎带；3.3m3.3m、4.0m4.0m、5.0m5.0m、5.5m5.5m、6.0m6.0m

37、：3.56.0m3.56.0m范围内围岩完整性好，没有明显破碎带出现。范围内围岩完整性好，没有明显破碎带出现。2022-4-2174底板探测孔底板探测孔0.2m0.2m、0.6m0.6m、1.0m1.0m：底板孔：底板孔0.20.6m0.20.6m范围内围岩十分破碎，围岩完整性很差；范围内围岩十分破碎，围岩完整性很差；0.61.0m0.61.0m范围内围岩完整性好，没有明显破碎带出现。范围内围岩完整性好，没有明显破碎带出现。2022-4-2175顶板探测孔顶板探测孔0.2m0.2m、0.5m0.5m、7.0m7.0m、1.0m1.0m：0.21.5m0.21.5m范围顶板锚固区围岩破坏较为严重

38、，顶板离层现象明显；范围顶板锚固区围岩破坏较为严重，顶板离层现象明显；1.5m1.5m、2.0m2.0m、2.5m2.5m、3.0m 3.0m ：1.52.5m1.52.5m范围内围岩整体性较好，没有明显破坏裂隙出现；范围内围岩整体性较好，没有明显破坏裂隙出现；4.0m4.0m、5.0m5.0m、6.0m6.0m：2.56.0m2.56.0m锚杆锚固区外围岩完整性较好，没有明显裂隙和破碎带出现。锚杆锚固区外围岩完整性较好，没有明显裂隙和破碎带出现。u未注浆段探测结果分析未注浆段探测结果分析 2022-4-2176帮探测孔帮探测孔0.5m0.5m、1.0m1.0m、2.0m 2.0m ：0.51

39、.0m0.51.0m范围内围岩存在变形破坏带；范围内围岩存在变形破坏带；3.0m3.0m、4.0m4.0m、5.0m5.0m：1.06.0m1.06.0m范围内围岩完整性较好，没有明显破范围内围岩完整性较好，没有明显破碎带出现。碎带出现。2022-4-2177肩角探测孔肩角探测孔0.2m0.2m、0.5m0.5m、7.0m7.0m、1.2m 1.2m ：0.20.5m0.20.5m范围内围岩较为破碎，范围内围岩较为破碎，0.51.2m0.51.2m整体性较好；整体性较好；1.5m1.5m、1.7m1.7m、2.0m2.0m、2.3m2.3m：1.53.0m1.53.0m范围内间隔出现程度不同的

40、破碎带，间隔约范围内间隔出现程度不同的破碎带，间隔约0.3m0.3m；2.7m2.7m、3.0m3.0m、4.0m4.0m、5.0m5.0m：3.05.0m3.05.0m范围内围岩完整性较好，没有明显破碎带出现。范围内围岩完整性较好，没有明显破碎带出现。2022-4-2178底板探测孔底板探测孔0.2m0.2m、0.5m0.5m、7.0m7.0m： 0.21.2m0.21.2m范围内范围内围岩十分破碎；围岩十分破碎；1.2m1.2m、1.5m1.5m：1.22.0m1.22.0m范围内围岩完范围内围岩完整性较好，没有明显破碎带出现。整性较好，没有明显破碎带出现。2022-4-2179u围岩变形

41、在整条巷道内不一致，局部地段变形较大。围岩变形在整条巷道内不一致，局部地段变形较大。u巷道围岩变形主要表现为：顶部挤压破坏垮落、两肩角开裂和巷道巷道围岩变形主要表现为：顶部挤压破坏垮落、两肩角开裂和巷道较大的底鼓。较大的底鼓。u巷道围岩的破坏范围在整个巷道表现为非均匀，其中顶部、肩角和巷道围岩的破坏范围在整个巷道表现为非均匀，其中顶部、肩角和帮部破坏深度较大，一般在距巷道帮部破坏深度较大，一般在距巷道3.0 m3.0 m范围内；底板破坏范围则在范围内；底板破坏范围则在1.2 m1.2 m范围之内。范围之内。u巷道围岩塑性区、破碎区发展很快，范围大，故引起围岩强烈变形。巷道围岩塑性区、破碎区发展

42、很快，范围大，故引起围岩强烈变形。巷道变形特点巷道变形特点2022-4-2180u巷道围岩应力异常。巷道埋深约在巷道围岩应力异常。巷道埋深约在500 m500 m，从变形看未表现出，从变形看未表现出明显的水平应力大的特点，但局部地质构造带内应力的异常使明显的水平应力大的特点，但局部地质构造带内应力的异常使变形明显显现。变形明显显现。u围岩具有松散、破碎、完整性差的特点。围岩主要由泥岩和砂围岩具有松散、破碎、完整性差的特点。围岩主要由泥岩和砂岩组成，层厚变化大，围岩松散，整体强度低，这是巷道变形岩组成，层厚变化大，围岩松散，整体强度低，这是巷道变形严重的主要原因。严重的主要原因。u巷道服务年限较

43、长，对维护要求高。巷道服务年限较长，对维护要求高。巷道维护特点巷道维护特点2022-4-2181u国内外软岩巷道支护的准则和要点国内外软岩巷道支护的准则和要点主要有主要有4 4点：先让后抗；先柔点：先让后抗；先柔后刚；二次支护；控制底鼓。后刚；二次支护；控制底鼓。u我们的思路：我们的思路：摒弃，坚持了，发展了、，其准则是：高抗边摒弃，坚持了，发展了、，其准则是：高抗边让，二次支护，固结围岩，加固帮角和底板控制。目的：改善巷道围让，二次支护，固结围岩，加固帮角和底板控制。目的：改善巷道围岩应力场，强化锚杆的承载能力、强化围岩整体强度、强化围岩承载岩应力场，强化锚杆的承载能力、强化围岩整体强度、强

44、化围岩承载结构。结构。u技术方法：技术方法：分阶段喷、锚、注、架棚做底拱。分阶段喷、锚、注、架棚做底拱。u修复巷道：修复巷道：以注浆为主，并根据巷道破坏情况补打锚杆和锚索。以注浆为主，并根据巷道破坏情况补打锚杆和锚索。u新掘巷道：新掘巷道：坚持以成套的锚杆（索）强力支护为基础，必要时考虑注坚持以成套的锚杆（索）强力支护为基础，必要时考虑注浆加固。浆加固。u围岩破坏严重或底鼓时围岩破坏严重或底鼓时：应考虑在以上基础上架棚，甚至做底拱。：应考虑在以上基础上架棚，甚至做底拱。本研究的基本思路本研究的基本思路2022-4-2182u锚杆：锚杆：高强度螺纹钢锚杆，其中新掘高强度螺纹钢锚杆，其中新掘巷道规

45、格为巷道规格为M24-22mmM24-22mm2500mm2500mm、修复巷道为修复巷道为M22-20mmM22-20mm2500mm2500mm。附件齐全。附件齐全。u锚杆托板：锚杆托板：方形方形150150150mm150mm、厚、厚10mm10mm钢板。钢板。u锚固剂：锚固剂：Z2350Z2350型树脂锚固剂。每根型树脂锚固剂。每根锚杆用锚杆用2 2卷。卷。采用的关键技术之一：锚杆支护采用的关键技术之一：锚杆支护2022-4-2183u锚杆布置：锚杆布置：间排距一般在间排距一般在8008008 800mm00mm左右。底角锚杆距巷道左右。底角锚杆距巷道底板控制在底板控制在300mm30

46、0mm以内，角度为以内，角度为3030。其余锚杆布置均垂直岩。其余锚杆布置均垂直岩壁，紧贴岩面。锚杆预紧力应在壁，紧贴岩面。锚杆预紧力应在2t 2t以上。以上。2022-4-2184u钢带（钢筋梯）：钢带（钢筋梯）：优先选用钢带；如采用优先选用钢带；如采用钢筋梯，则梯用钢筋梯，则梯用16mm16mm圆钢焊接，其主要圆钢焊接，其主要尺寸如下。尺寸如下。u网：网：可用钢筋网或菱形金属网。钢筋网用可用钢筋网或菱形金属网。钢筋网用5.5mm5.5mm钢筋焊接，宽度应在钢筋焊接，宽度应在1.0m1.0m左右，网左右，网孔孔100100100mm100mm；用菱形金属网时，网用；用菱形金属网时，网用8 8

47、铁丝编织，宽度也应在铁丝编织，宽度也应在1.0m1.0m左右。左右。u喷层：喷层：厚度以厚度以303050mm50mm为宜。为宜。2022-4-2185u锚索：锚索：17.817.86300mm6300mm钢绞线。钢绞线。u锚索托板：锚索托板：方形方形250250250mm250mm、厚厚20mm20mm钢板。钢板。u锚固剂：锚固剂：Z2350Z2350型树脂锚固剂。型树脂锚固剂。每根锚索用每根锚索用4 4卷。卷。u锚索布置：锚索布置：全断面布置全断面布置5 5根锚索。根锚索。拱顶布置与中间；两肩角巷道拱顶布置与中间；两肩角巷道半圆拱中心呈半圆拱中心呈45 45 角布置；两角布置；两帮各帮各1

48、 1根，位于直墙与拱交接处，根，位于直墙与拱交接处，呈呈15 15 角布置。排距为角布置。排距为1.6m1.6m。张拉力张拉力12t12t。采用的关键技术之二：锚索支护采用的关键技术之二：锚索支护2022-4-2186u浆液：浆液：优先选用化学浆液；采用水泥浆时水泥选用优先选用化学浆液；采用水泥浆时水泥选用525525普通硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥，水灰比水灰比0.70.70.90.9，添加水泥重量，添加水泥重量1.51.52.5%2.5%的的UNFUNF复合早强减水剂；复合早强减水剂；u注浆孔深：注浆孔深：28283000mm3000mm。u注浆锚杆：注浆锚杆： 20202500mm2500

49、mm圆钢制成，孔口段加工螺纹，注浆后用作锚杆。圆钢制成，孔口段加工螺纹，注浆后用作锚杆。自螺纹向里自螺纹向里600mm600mm处开始每间隔处开始每间隔250mm250mm加工一对加工一对8mm8mm出浆孔。出浆孔。u封孔：封孔：可用质量可靠的水泥药卷封，长度为可用质量可靠的水泥药卷封，长度为500mm500mm。u注浆控制：注浆控制：利用注浆量和注浆压力控制。当注浆到巷道表面大量跑浆时可利用注浆量和注浆压力控制。当注浆到巷道表面大量跑浆时可停止注浆（但停止注浆（但1 1小时后应进行复注）；或当注浆压力达到小时后应进行复注）；或当注浆压力达到1.5Ma1.5Ma时停止注浆。时停止注浆。u注浆时

50、间：注浆时间：修复巷道及早进行，新掘巷道在根据观测进行。修复巷道及早进行，新掘巷道在根据观测进行。u注浆顺序：注浆顺序：同一排由底角处依次向上注；排与排间交差进行。同一排由底角处依次向上注；排与排间交差进行。采用的关键技术之三：注浆加固采用的关键技术之三：注浆加固2022-4-2187u注浆孔布置：注浆孔布置：间排距为间排距为1.61.61.6m 1.6m 。各注浆锚杆布置方案如图。各注浆锚杆布置方案如图。2022-4-2188u底鼓机理：底鼓机理：应力变化造成巷道底板岩层卸载产生弹塑性变形向巷道内应力变化造成巷道底板岩层卸载产生弹塑性变形向巷道内鼓起；巷道两帮在垂直应力作用下挤压底板向巷道内