复杂环境下软岩巷道联合支护技术应用研究

摘要

论文以受水害影响的宁东矿区石槽村煤矿112202工作面软岩巷道为依托工程,综合应用室内试验、理论分析和现场试验相结合的研究方法,从支护与围岩相互作用的原理出发,提出了以喷射混凝土、高性能锚带网和注浆加固为主的水害影响软岩巷道联合支护技术。
　　研究表明,石槽村矿围岩性质是顶板粉砂岩、顶板粉砂质泥岩、底板泥岩。对围岩特性从微观矿物组分特性的角度进行分析,由X射线衍射结果得出其主要成分是高岭石、石英、伊利石、蒙皂石、伊蒙混层,此外,还有其他一些微量矿物成分存在。从岩石微观结构缺陷的角度分析研究水导致围岩与支护结构失稳及破坏的机理,由扫描电镜分析得出石槽村顶、底板岩石内部微裂隙发育,晶粒之间为粘土矿物胶结。这些裂隙的存在易于水分子的渗透于粘土矿物有机质的结合,导致未经扰动和风化的完整岩块的泥化与膨胀作用明显。同时,在开采扰动作用下,岩体中产生大量微裂隙,呈现不同规则网状与条带裂隙结构,这些微裂隙的存在又进一步提供了水岩发生相互作用的通道。由于伊利石、蒙皂石、伊蒙混层具有较强的吸水性,在遇水条件下会发生快速膨胀与泥化,导致伊利石、蒙皂石、伊蒙混层充分遇水,从而加速了水与粘土矿物的相互作用,致使围岩发生大规模变形破坏,加剧了巷道支护难度。
　　根据基础分析结果,针对巷道支护难题,在宁东矿区石槽村煤矿112202工作面运输巷、回风巷和辅运巷进行了现场工业性试验,从联合支护入手,针对水害影响的软岩巷道,研究了该类巷道的围岩控制机理,提出了围岩控制技术,即喷射混凝土、高性能锚带网索和注浆加固联合支护技术,并对该类巷道实施的快速掘进技术。通过现场监测可知,联合支护技术在112202工作面取得了良好的支护效果,为石槽村煤矿和宁东矿区的软岩支护提供了参考依据。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究现状

1.3 研究内容与技术路线

1.4 本章小结

2 软岩巷道的基础试验研究

2.1 矿井概况

2.2 巷道围岩组分与微结构实验研究

2.3 巷道围岩抗风化试验研究

2.4 本章小结

3 软岩巷道联合支护技术研究

3.1 联合支护技术研究

3.2 喷射混凝土技术

3.3 高性能锚带网索支护技术

3.4 注浆加固技术

3.5 软岩巷道快速掘进技术

3.6 本章小结

4 工程实践

4.1 开采技术条件

4.2 现场实施方案

4.3 现场实测研究

4.4 小结

5 结论

致谢

参考文献