CN114922659A - 深部高应力复合型软岩巷道支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了深部高应力复合型软岩巷道支护方法，所述方法包括以下步骤：S01、挖掘巷道，巷道断面为圆形；S02、使用铁丝网与锚杆临时支护；S03、使用与巷道断面相匹配的圆环形支护结构进行永久支护；S04、中空注浆锚索支护；S05、喷浆支护；S06、注浆支护。以解决现有技术底板极易底臌的问题。
Description
技术领域
本发明涉及深部高应力复合型软岩巷道支护方法，属于支护方法技术领域。
背景技术
山脚树矿地处云贵高原过度的斜坡部位，是南、北盘江及其支流的分水岭地带。由于地势的间隙抬升和南北盘江支流的强烈切割，形成了山峦叠障，谷岭相间，陡坡谷深的高原地貌。地势为西北高、东南低、中部隆起。本区域最高点在北部坪地乡的牛棚梁子，海拨高程2785.5m，最低点为格所河，标高760m，高差约2000m，为深切割高中山地势，地貌形态有岩溶地貌、溶蚀-剥蚀构造地貌、剥蚀-构造地貌三类。各类地貌的分布与地质构造及出露的地层岩性有密切的关系。在峨眉山玄武岩组，龙潭组，飞仙关组分布的地区。山岭、谷地延伸方向与地层走向基本一致常成单面山，垂直地层走向方向多有冲沟。谷地和冲沟有利于地表水和地下水的排泄。矿区地处云贵高原中段的过度性斜坡地带，由于受北盘江及支流的强烈切割，出露地层破碎、地势高低不一，形成以高原山地为主、坡度较大的地形地貌格局。属于构造剥蚀、侵蚀地貌、岩溶地貌类型。
在煤矿开采中，对于构造剥蚀、侵蚀地貌、岩溶地貌类型的支护的传统支护方法主要是采用倒U形结构的支护装置，但是这种结构对于构造剥蚀、侵蚀地貌、岩溶地貌类型支护存在以的问题是：巷道多处于煤系地层，赋存条件复杂多变，巷道多次穿过煤层/煤线，岩石多为膨胀性泥岩、煤线，底板极易底臌。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供深部高应力复合型软岩巷道支护方法，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：深部高应力复合型软岩巷道支护方法，所述方法包括以下步骤：
S01、挖掘巷道，巷道断面为圆形；
S02、使用铁丝网与锚杆临时支护；
S03、使用与巷道断面相匹配的圆环形支护结构进行永久支护；
S04、中空注浆锚索支护；
S05、喷浆支护；
S06、注浆支护。
进一步地，在步骤S02之前，执行如下步骤：
确定巷道内围岩的地应力特征及其分布规律；
确定巷道围岩强度衰减规律；
确定巷道围岩松动圈分布规律；
利用围岩的地应力特征及其分布规律、围岩强度衰减规律和围岩松动圈分布规律通过动态分步加固原理对巷道进行支护。
具体地，所述圆环形支护结构包括：
上支撑弧，所述上支撑弧为圆弧形，上支撑弧半径与巷道半径相匹配，上支撑弧设置在巷道顶部；
左支撑弧，所述左支撑弧为圆弧形，左支撑弧半径与巷道半径相匹配，左支撑弧设置在巷道左侧；
右支撑弧，所述右支撑弧为圆弧形，右支撑弧半径与巷道半径相匹配，右支撑弧设置在巷道右侧；
下支撑弧，所述下支撑弧为圆弧形，下支撑弧半径与巷道半径相匹配，下支撑弧设置在巷道下部；
其中，所述上支撑弧左右两端分别与左支撑弧和右支撑弧固定连接，下支撑弧左右两端分别与左支撑弧和右支撑弧固定连接，上支撑弧、左支撑弧、右支撑弧和下支撑弧组成与巷道断面相匹配的圆环形。
进一步地，所述巷道底部铺设回填料。
进一步地，所述巷道底部的回填料内埋设电缆和风水管巷道。
进一步地，所述巷道底部的回填料上部设有皮带传输机。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明通过圆形的巷道断面，内壁可将应力分散，从而对抗构造剥蚀、侵蚀地貌、岩溶地貌类型的高压力特点。圆环形的支护结构使得巷道对支护结构的压力分散到支护结构各处，从而降低单点受力，提升支护结构对抗高压的能力，另外由于支护结构将压力分散，使得巷道底板也受压，从而避免巷道底板底臌的产生。
附图说明
图1为本方面的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细说明。
实施实例1：本实施例采用了深部高应力复合型软岩巷道支护方法，所述方法包括以下步骤：
S01、挖掘巷道，巷道断面为圆形；
S02、使用铁丝网与锚杆临时支护；
S03、使用与巷道断面相匹配的圆环形支护结构进行永久支护；
S04、中空注浆锚索支护；
S05、喷浆支护；
S06、注浆支护。
圆形的巷道断面，内壁可将应力分散，从而对抗构造剥蚀、侵蚀地貌、岩溶地貌类型的高压力特点。圆环形的支护结构使得巷道对支护结构的压力分散到支护结构各处，从而降低单点受力，提升支护结构对抗高压的能力，另外由于支护结构将压力分散，使得巷道底板也受压，从而避免巷道底板底臌的产生。
进一步地，在步骤S02之前，执行如下步骤：
确定巷道内围岩的地应力特征及其分布规律；确定巷道围岩强度衰减规律；确定巷道围岩松动圈分布规律；利用围岩的地应力特征及其分布规律、围岩强度衰减规律和围岩松动圈分布规律通过动态分步加固原理对巷道进行支护。
使用时，首先确定巷道内围岩的地应力特征及其分布规律、巷道围岩强度衰减规律和巷道围岩松动圈分布规律，利用围岩的地应力特征及其分布规律、围岩强度衰减规律和围岩松动圈分布规律通过动态分步加固原理对巷道进行支护，可针对性的对各种赋存条件进行支护，支护效果更好，并且利用动态分步加固原理进行支护，可对巷道掘进过程中的各种情况做适应性处理，避免巷道围岩松软破碎对支护效果造成影响。
掘巷初期围岩主要表现为张剪复合型的卸荷破坏，强度的弱化主要有两个原因：①应力状态的变化，由三维向二维转化；②开挖导致的周边应力集中，在卸压和主应力调整过程中产生较大的主应力差，导致浅部围岩的剪切破裂，逐渐形成破裂圈；随后的一段时期围岩处于相对稳定的平衡状态，并继续变形，围岩物化性质受水气侵蚀，经过一段时间的变形积累，支护围岩结构的平衡趋于极限状态；围岩受环境影响长时强度进一步降低，周围采掘工程产生的应力扰动，直接的采动影响等因素破坏了第二阶段的相对平衡，围岩加速变形，直至支护失效。
为了解决上述问题，在本实施例中进一步地，对巷道进行支护还包括以下过程控制方法：随着巷道掘进，将围岩封闭并补偿径向阻力；在巷道初期围岩剧烈变形过程中，在岩体和结构面上的区域之间提供剪切阻力，阻止破坏的发生，适时提高围岩的剪切强度；破裂圈形成以后，围岩处于低侧限约束下的破裂状态，宏观裂隙大量产生，帮角等剪切破坏区裂隙发育，承载结构大大弱化，岩块多为点线接触，强度全面降低，此阶段需全面提高围岩强度，主要是削弱宏观裂隙的不利影响，改善结构面(主要是破裂面)的力学性能，对关键破坏部位补强，使其整体承载结构稳定性能大幅度提高，并实现长期稳定。
为了便于支护结构安装，在本实施例中具体地，所述巷道的支护结构包括：
上支撑弧1-1，所述上支撑弧1-1为圆弧形，上支撑弧1-1半径与巷道半径相匹配，上支撑弧1-1设置在巷道顶部；
左支撑弧1-2，所述左支撑弧1-2为圆弧形，左支撑弧1-2半径与巷道半径相匹配，左支撑弧1-2设置在巷道左侧；
右支撑弧1-3，所述右支撑弧1-3为圆弧形，右支撑弧1-3半径与巷道半径相匹配，右支撑弧1-3设置在巷道右侧；
下支撑弧1-4，所述下支撑弧1-4为圆弧形，下支撑弧1-4半径与巷道半径相匹配，下支撑弧1-4设置在巷道下部；
其中，所述上支撑弧1-1左右两端分别与左支撑弧1-2和右支撑弧1-3固定连接，下支撑弧1-4左右两端分别与左支撑弧1-2和右支撑弧1-3固定连接，上支撑弧1-1、左支撑弧1-2、右支撑弧1-3和下支撑弧1-4组成与巷道断面相匹配的圆环形。
进一步地，所述巷道底部铺设回填料3。通过回填料3使得巷道底部平整。
进一步地，所述巷道底部的回填料3内埋设电缆和风水管巷道2。避免电缆和风水管受巷道内移动物体的影响。
进一步地，所述巷道底部的回填料3上部设有皮带传输机4。通过皮带传输机4输送煤矿。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.深部高应力复合型软岩巷道支护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S01、挖掘巷道，巷道断面为圆形；
S02、使用铁丝网与锚杆临时支护；
S03、使用与巷道断面相匹配的圆环形支护结构进行永久支护；
S04、中空注浆锚索支护；
S05、喷浆支护；
S06、注浆支护。
2.根据权利要求1所述的深部高应力复合型软岩巷道支护方法，其特征在于，在步骤S02之前，执行如下步骤：
确定巷道内围岩的地应力特征及其分布规律；
确定巷道围岩强度衰减规律；
确定巷道围岩松动圈分布规律；
利用围岩的地应力特征及其分布规律、围岩强度衰减规律和围岩松动圈分布规律通过动态分步加固原理对巷道进行支护。
3.根据权利要求1所述的深部高应力复合型软岩巷道支护方法，其特征在于，所述圆环形支护结构包括：
上支撑弧（1-1），所述上支撑弧（1-1）为圆弧形，上支撑弧（1-1）半径与巷道半径相匹配，上支撑弧（1-1）设置在巷道顶部；
左支撑弧（1-2），所述左支撑弧（1-2）为圆弧形，左支撑弧（1-2）半径与巷道半径相匹配，左支撑弧（1-2）设置在巷道左侧；
右支撑弧（1-3），所述右支撑弧（1-3）为圆弧形，右支撑弧（1-3）半径与巷道半径相匹配，右支撑弧（1-3）设置在巷道右侧；
下支撑弧（1-4），所述下支撑弧（1-4）为圆弧形，下支撑弧（1-4）半径与巷道半径相匹配，下支撑弧（1-4）设置在巷道下部；
其中，所述上支撑弧（1-1）左右两端分别与左支撑弧（1-2）和右支撑弧（1-3）固定连接，下支撑弧（1-4）左右两端分别与左支撑弧（1-2）和右支撑弧（1-3）固定连接，上支撑弧（1-1）、左支撑弧（1-2）、右支撑弧（1-3）和下支撑弧（1-4）组成与巷道断面相匹配的圆环形。
4.根据权利要求3所述的深部高应力复合型软岩巷道支护方法，其特征在于，所述巷道底部铺设回填料（3）。
5.根据权利要求4所述的深部高应力复合型软岩巷道支护方法，其特征在于，所述巷道底部的回填料（3）内埋设电缆和风水管巷道（2）。
6.根据权利要求4所述的深部高应力复合型软岩巷道支护方法，其特征在于，所述巷道底部的回填料（3）上部设有皮带传输机（4）。
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