象山矿井软岩巷道支护形式探索

摘要

随着象山矿井产能的逐步增加，矿井开采活动逐步向深部发展，浅部的普通同类岩石随埋深增加在深部表现出软岩特征，软岩巷道的支护问题逐步成为制约矿井安全生产的瓶颈。近年来矿井在软岩巷道支护方面的探索过程中投入了大量的人力、物力、财力，但收效甚微。因此，开展象山矿软岩巷道支护研究，具有重要工程实践意义。
　　本文综合运用工程地质调查、数值模拟、现场监测等方法，综合分析象山矿软岩巷道变形破坏特征，提出了以锚网索支护为核心的支护体系，取得良好的技术经济效益。获得的主要研究成果如下：
　　（1）巷道的不同应力环境对围岩变形影响较大，构造应力区和煤柱应力集中区域围岩变形剧烈，巷道帮部变形最大可达1000mm，底鼓量达800mm，塑性区范围较一般巷道要大，严重时发生冒顶事故。
　　（2）巷道支护以锚网索为核心，巷道顶部采用高强度小孔径全锚索支护，锚索直径为17.8mm，锚索预紧力大于135kN；巷道帮部采用直径为22mm，长度为3.5m的全长锚固锚杆支护，巷道顶、底角或肩窝处的锚杆、锚索扎角选取15°，顶帮均采用高强钢带或者槽钢和金属网护表，保证浅层围岩的稳定。
　　（3）以象山矿北二5＃煤胶带输送机下山为工程背景，监测巷道表面位移、顶板离层变形以及锚杆（索）受力表明：巷道变形持续时间及最大变形量（顶底位移量、两帮突出量）等均较小。监测期间内顶板离层仪未发生明显变化。拉拔试验测得锚杆锚固力集中程度较好，可以避免同一巷道断面上锚杆、索支护效果差异较大而导致的围岩承载结构的失稳，支护系统稳定性较好。
　　（4）综合考虑支护效果与经济效益认为支护方案能够有效解决象山矿软岩巷道变形破坏突出的难题，可以为类似地质条件矿井软岩巷道支护提供借鉴。

目录

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目录

1 绪 论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 软岩巷道支护理论

1.2.2 软岩巷道支护技术

1.2.3 软岩巷道工程控制应用情况

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容及方法

1.3.2 技术路线

2 象山矿软岩巷道变形破坏特征

2.1 象山矿概况

2.2 象山矿软岩巷道变形破坏特征

2.2.1 巷道变形观测方案及结果

2.2.2 软岩巷道变形破坏特征

2.3 小结

3 象山矿软岩巷道支护方案设计

3.1 象山矿软岩巷道支护原则

3.2 软岩巷道支护稳定性影响因素分析

3.2.1锚杆直径对巷道围岩稳定性的影响

3.2.2锚杆长度对巷道围岩稳定性的影响

3.2.3锚杆间排距对巷道围岩稳定性的影响

3.2.4预紧力对巷道围岩稳定性的影响

3.2.5护表构件对巷道围岩稳定性的影响

3.2.6锚索对巷道围岩稳定性的影响

3.3 软岩巷道支护方案

3.3.1锚杆和锚索支护参数确定

3.3.2锚杆布置方式与参数设计

3.3.3支护工艺与要求

3.4 软岩巷道支护效果数值模拟

3.4.1 模型建立

3.4.2 无支护条件下巷道变形破坏特征

3.4.3不同支护方案下巷道围岩稳定性分析

3.5 最优方案确定

3.6 小结

4 象山矿软岩巷道支护工程实践

4.1 试验条件

4.2 试验段支护参数

4.3 现场矿压观测方案

4.3.1监测项目

4.3.2巷道表面位移观测

4.3.3顶板离层变形综合观测

4.3.4锚固力拉拔试验

4.3.5锚杆（索）受力观测

4.4 试验效果及效益分析

4.4.1试验效果分析

4.4.2经济效益分析

4.5 小结

5 结 论

致谢

参考文献

附录