關(guān)于煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定與支護(hù)幾個問題的認(rèn)識

1、軟弱、裂隙發(fā)育軟弱、裂隙發(fā)育深部：埋深深部：埋深800米米 高地應(yīng)力高地應(yīng)力高滲透壓力高滲透壓力高溫度梯度高溫度梯度深部圍巖深部圍巖H二次應(yīng)力重分布ijijijp圍巖的完整性所處的應(yīng)力狀態(tài) Carrara大理巖強(qiáng)度及變形特性隨圍壓的變化 根據(jù)巖石力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果:任何巖石在三向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度高于二向應(yīng)力狀態(tài)高于單向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度；當(dāng)圍巖處于三向應(yīng)力狀態(tài)時，隨著側(cè)向壓力增大，其峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度都會得到提高，并且峰值以后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線由應(yīng)變軟化逐漸向應(yīng)變硬化過渡，巖石由脆性向延性轉(zhuǎn)化。 圍巖穩(wěn)定性 圍巖固有強(qiáng)度),(Ct巷道開挖巷道開挖支護(hù)支護(hù)加固加固三向應(yīng)力狀態(tài)三向應(yīng)力狀態(tài)（開挖前）（開挖前

2、）圍巖穩(wěn)定圍巖穩(wěn)定恢復(fù)恢復(fù)三向應(yīng)力狀態(tài)三向應(yīng)力狀態(tài)二向應(yīng)力狀態(tài)二向應(yīng)力狀態(tài) 提高提高圍巖強(qiáng)度圍巖強(qiáng)度改善改善圍巖完整性圍巖完整性巷道開挖后必須盡快將圍巖的二向應(yīng)力狀態(tài)恢復(fù)到三向應(yīng)力狀態(tài)：改善和恢復(fù)應(yīng)力狀態(tài)的措施越及時，圍巖破裂擴(kuò)展的程度越輕，圍巖的完整性保持得越好。必須在最短的時間內(nèi)施加足夠大的支護(hù)抗力：圍巖自由面上的壓應(yīng)力恢復(fù)的程度越高，圍巖完整性和強(qiáng)度保存度越高。必須給圍巖提供足夠高的抗剪強(qiáng)度：抗剪強(qiáng)度越高，圍巖內(nèi)部剪切滑移變形越小，越有利于保持圍巖完整性，保存圍巖整體強(qiáng)度。必須選擇適當(dāng)?shù)臅r機(jī)對損傷的圍巖進(jìn)行及時修復(fù)，使損失的強(qiáng)度得以恢復(fù)甚至提高，這是確保圍巖穩(wěn)定的重要預(yù)后措施。 不同類別

3、的深部圍巖，應(yīng)采取不同的圍巖穩(wěn)定控制對策不同類別的深部圍巖，應(yīng)采取不同的圍巖穩(wěn)定控制對策 研研究適合深部圍巖穩(wěn)定控制的圍巖分類體系。究適合深部圍巖穩(wěn)定控制的圍巖分類體系。類：類：較完整較軟巖石；塊狀較硬巖石；完整軟弱巖石。層間膠結(jié)較好，偶較完整較軟巖石；塊狀較硬巖石；完整軟弱巖石。層間膠結(jié)較好，偶見軟弱夾層；結(jié)構(gòu)面發(fā)育，節(jié)理面多數(shù)閉合，少數(shù)有泥質(zhì)充填，塊體間牢固見軟弱夾層；結(jié)構(gòu)面發(fā)育，節(jié)理面多數(shù)閉合，少數(shù)有泥質(zhì)充填，塊體間牢固咬合。巖體縱波波速咬合。巖體縱波波速3000m/svp4000m/s，巖體強(qiáng)度應(yīng)力比，巖體強(qiáng)度應(yīng)力比0.81.5。 45m跨度的毛洞無支護(hù)狀態(tài)下能夠穩(wěn)定跨度的毛洞無支護(hù)狀

4、態(tài)下能夠穩(wěn)定13天。巖種舉例：砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)天。巖種舉例：砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)粘土巖、粘土巖、頁巖、粉砂質(zhì)粘土巖、砂頁巖互層；膠結(jié)較差的中粗砂巖、粘土巖、粘土巖、頁巖、粉砂質(zhì)粘土巖、砂頁巖互層；膠結(jié)較差的中粗砂巖、粉細(xì)砂巖等。粉細(xì)砂巖等。類：類：較完整軟弱巖石；塊狀較軟、軟弱巖石；破碎巖石。層間膠結(jié)差，易較完整軟弱巖石；塊狀較軟、軟弱巖石；破碎巖石。層間膠結(jié)差，易風(fēng)化剝落或遇水易軟化；結(jié)構(gòu)面發(fā)育，以構(gòu)造節(jié)理、卸荷風(fēng)化裂隙為主，貫風(fēng)化剝落或遇水易軟化；結(jié)構(gòu)面發(fā)育，以構(gòu)造節(jié)理、卸荷風(fēng)化裂隙為主，貫通性好，多數(shù)張開、夾泥，夾泥厚度一般大于結(jié)構(gòu)面起伏高度，咬合力弱，通性好，多數(shù)張開、夾泥，夾泥厚度一般大于結(jié)

5、構(gòu)面起伏高度，咬合力弱，構(gòu)成較多不穩(wěn)定塊體。巖體縱波波速構(gòu)成較多不穩(wěn)定塊體。巖體縱波波速vp3000m/s，巖體強(qiáng)度應(yīng)力比，巖體強(qiáng)度應(yīng)力比0.8。 45m跨度的毛洞無支護(hù)狀態(tài)下不能穩(wěn)定，開挖前必須進(jìn)行超前支護(hù)，一般跨度的毛洞無支護(hù)狀態(tài)下不能穩(wěn)定，開挖前必須進(jìn)行超前支護(hù)，一般需要采取錨噴、注漿、支架等多種手段聯(lián)合支護(hù)才能維護(hù)巷道長期穩(wěn)定。巖需要采取錨噴、注漿、支架等多種手段聯(lián)合支護(hù)才能維護(hù)巷道長期穩(wěn)定。巖種舉例：炭質(zhì)頁巖、炭質(zhì)泥巖、花斑狀泥巖、軟質(zhì)凝灰?guī)r、軟質(zhì)粘土巖、中種舉例：炭質(zhì)頁巖、炭質(zhì)泥巖、花斑狀泥巖、軟質(zhì)凝灰?guī)r、軟質(zhì)粘土巖、中強(qiáng)風(fēng)化頁巖、鋁土質(zhì)粘土巖、煤、破碎的各類巖石。如顧北礦井底車場

6、。強(qiáng)風(fēng)化頁巖、鋁土質(zhì)粘土巖、煤、破碎的各類巖石。如顧北礦井底車場。 1bvRkS02pvpvKv完整性定義：完整性定義：完整完整性系數(shù)Kv0.75，層厚與節(jié)理裂隙間距均大于1.5m；較完整完整性系數(shù)0.5Kv0.75，層厚大于1.0m，節(jié)理裂隙間距小于1.5m，大于1.0m；塊狀完整性系數(shù)0.3Kv0. 5，節(jié)理裂隙間距均小于1.0m，大于0.3m；破碎Kv0.3，節(jié)理裂隙間距小于0.3m。堅(jiān)硬性定義：堅(jiān)硬性定義：堅(jiān)硬Rb60MPa；較硬40MPaRb60MPa；較軟20MPaRb40MPa；軟弱Rb20MPa。 層狀定義：層狀定義：厚層狀層間距1.5m；中厚層狀層間距1.0m1.5m；層狀0

7、.5m1.0m；薄層狀0.5m。 圍圍巖巖類類別別密度密度/g/cm3內(nèi)摩擦內(nèi)摩擦角角 /粘結(jié)粘結(jié)力力C / MPa抗拉強(qiáng)抗拉強(qiáng)度度t/MPa單軸抗壓單軸抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度c/MPa彈性模彈性模量量E / GPa泊松泊松比比2.6540-451.5-2.00.70-0.836.43-9.6615-200.2252.6035-401.0-1.50.52-0.703.84-6.4310-150.252.5030-350.5-1.00.29-0.521.73-3.845-100.32.3525-300.2-0.50.13-0.290.63-1.732-50.325各類圍巖體主要物理力學(xué)性質(zhì)各類圍巖體主要物

8、理力學(xué)性質(zhì)圖圖5.3.1 MQS90J2型氣動錨桿安裝機(jī)型氣動錨桿安裝機(jī) 大扭矩預(yù)應(yīng)力施加機(jī)具是關(guān)鍵大扭矩預(yù)應(yīng)力施加機(jī)具是關(guān)鍵要求要求錨桿具有足夠的抗拉強(qiáng)度（達(dá)到錨桿具有足夠的抗拉強(qiáng)度（達(dá)到202025kN)25kN)。MPas350kNTs15MPas550kNTs20錨桿材料公稱直徑/mm屈服強(qiáng)度/MPa極限強(qiáng)度/MPa屈服荷載/kN極限荷載/kN伸長率/%級鋼2228038010614417級鋼2237041014115617級鋼2248057018221715級鋼2260068022825812、級螺紋鋼作為桿體的樹脂錨桿能夠滿足基本技術(shù)要求。級螺紋鋼作為桿體的樹脂錨桿能夠滿足基本技術(shù)

9、要求。每噸螺紋鋼鋼材僅比級螺紋鋼高300400元。 為深部圍巖支護(hù)采用高強(qiáng)、超高強(qiáng)錨桿提供了材料上的便利條件。 樹脂藥卷固化快能在最短的時間內(nèi)提供錨固力，高強(qiáng)桿體能夠提供足夠高的錨固力，能在最短的時間內(nèi)使圍巖恢復(fù)到有利于穩(wěn)定的三向應(yīng)力狀態(tài)。較大的軸向剛度限制了圍巖的張開變形，有利于圍巖穩(wěn)定。桿體具有足夠的抗剪強(qiáng)度與抗剪剛度，能有效阻止圍巖內(nèi)部的剪切變形與剪切滑動，提高圍巖體自身的峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、內(nèi)聚力 c 值和內(nèi)摩擦角 值。 適時的滯后注漿能夠使開挖擾動造成的圍巖損傷得到修復(fù)。錨桿密度/根(400cm2)-1彈性模量E/MPa軟化模量M/MPa錨固體破壞前錨固體破壞后C/MPa/()C*/

10、MPa/0280.832.00.3531.50.01731.52282.632.60.3631.50.01831.53284.735.20.3633.50.01833.54288.239.30.3735.60.01835.65294.041.90.3737.10.01937.16299.743.20.3838.80.01938.88310.046.30.3940.40.02140.4不同錨固參數(shù)條件下錨固體力學(xué)性能改善情況不同錨固參數(shù)條件下錨固體力學(xué)性能改善情況 不同錨固參數(shù)條件下不同錨固參數(shù)條件下錨固體強(qiáng)化系數(shù)對比錨固體強(qiáng)化系數(shù)對比錨桿密度/根*（400cm2）-1單向加載平面應(yīng)變加載極限強(qiáng)度/MPa殘余強(qiáng)度/MPaKjKc極限強(qiáng)度/MPa殘余強(qiáng)度/MPaKjKc01.2380.0601.001.001.650.5251.001.0021.2750.0651.031.081.7250.5881.041.1231.350.0681.091.131.8320.6251.111.1941.430.0721.161.191.9280.6681.171.2751.500.0751.211.252.0750.71.261.3361.5750.0811.271.352.170.751.321.4381.6750.0891.351.482.2750.821.381.56