第十四章特殊条件下的巷道施工

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,14.1巷道通过松软岩层破碎带的施工方法,14.2巷道遇含水层的施工方法,第14章,特殊条件下的巷道施工,10/31/2024,1,14.1巷,道,道通,过,过松,软,软岩,层,层破,碎,碎带,的,的施,工,工方,法,法,一、,概,概述,随着,我,我国,煤,煤炭,工,工业,的,的不,断,断发,展,展，,已,已逐,步,步开,展,展第,三,三纪,褐,褐煤,田,田的,开,开发,工,工作,，,，如,建,建设,了,了舒,兰,兰、,辽源,、,、沈,北,北和,龙,龙口,等,等矿,区,区。,在,在开,发,发这,类,类煤,田,田的,过,过程,中,中都,遇,遇到,了,了大,量,量的,粘,粘土,质,质松,软,软岩,层,层，,地,地压,很,很大,，,，巷,道,道维,护,护极,端,端困,难,难。,同,同时,，,，有,些,些生,产,产矿,井,井及,新,新建,矿,矿井,的,的开,采,采深,度,度不,断,断增,加,加，,深,深部,地,地压,明,明显,增,增加,，,，给,巷,巷道,维,维护,带,带来,许,许多,困,困难,。,。巷,道,道竣,工,工不,久,久，,就,就发,生,生了,严,严重,变,变形,和,和破,坏,坏，,需,需要,经,经常,翻,翻修,，,，耗,费,费人,力,力、,物,物力,和,和财,力,力，,严,严重,影,影响,矿,矿井,建,建设,和,和正,常,常生,产,产。,松软,岩,岩层,具,具有,松,松、,散,散、,软,软、,弱,弱四,种,种不,同,同属,性,性。,所,所谓,“,“松,”,”，,是,是指,岩,岩石,结,结构,疏,疏松,、,、密,度,度小,、,、孔,隙,隙度,大,大的,岩,岩层,；,；“,散,散”,，,，则,指,指岩,石,石胶,结,结程,度,度很,差,差或,未,未胶,结,结的,颗,颗粒,状,状岩,层,层；,“,“软,”,”，,是,是指,岩,岩石,强,强度,很,很低,、,、塑,性,性大,或,或含,粘,粘土,矿,矿物,质,质易,膨,膨胀,的,的岩,层,层；,“,“弱,”,”，,则,则指,受,受地,质,质构,造,造的,破,破坏,，,，形,成,成许,多,多弱,面,面，,如,如节,理,理、,层,层理,、,、裂,隙,隙等,，,，破,坏,坏了,原,原有,的,的岩,体,体强,度,度。,3/12/2023,2,14.1巷道通,过,过松软岩,层,层破碎带,的,的施工方,法,法,在松软岩,层,层中施工,巷,巷道，掘,进,进较容易,，,，维护却,极,极其困难,，,，采用常,规,规的施工,方,方法和支,护,护形式、,支,支护结构,，,，往往不,能,能奏效，,因,因此解决,软,软岩支护,问,问题便成,为,为井巷施,工,工的关键,问,问题。,由于各矿,区,区松软岩,层,层的组成,、,、结构和,性,性质差异,很,很大，迄,今,今为止还,没,没有一种,能,能适应各,个,个矿区的,施,施工方法,和,和支护方,式,式。经过,多,多年的实,践,践和研究,，,，已逐步,摸,摸索出一,些,些松软岩,层,层巷道施,工,工的基本,规,规律，其,中,中最主要,的,的是必须,根,根据岩层,性,性质和地,压,压显现特,点,点选择合,理,理支护方,式,式和结构,，,，正确选,择,择巷道位,置,置和断面,形,形状，同,时,时加强巷,道,道底板的,管,管理，采,用,用合理的,掘,掘进破岩,工,工艺以及,对,对围岩进,行,行量测监,控,控等，如,能,能结合工,程,程的具体,地,地质条件,，,，采取相,应,应的技术,措,措施，就,有,有可能顺,利,利地在松,软,软岩层中,进,进行施工,，,，并使巷,道,道易于维,护,护且处于,稳,稳定状态,。,。,3/12/2023,3,14.1巷,道,道通过,松,松软岩,层,层破碎,带,带的施,工,工方法,二、松,软,软岩层,巷,巷道施,工,工的几,个,个问题,(一),正,正确选,择,择巷道,位,位置,正确选,择,择巷道,位,位置是,保,保证巷,道,道处于,稳,稳定状,态,态最关,键,键的条,件,件之一,。,。选择,巷,巷道位,置,置应着,重,重考虑,以,以下两,个,个方面,：,：,(1),岩,岩石性,质,质,。应尽,量,量将巷,道,道布置,在,在遇水,膨,膨胀量,小,小、质,地,地均匀,、,、较坚,硬,硬的岩,层,层中。,在,在同一,条,条巷道,内,内，即,使,使围岩,性,性质只,有,有微小,的,的差异,，,，巷道,压,压力的,显,显现也,有,有明显,的,的差别,。,。如沈,北,北前屯,二,二井,-200m岩,石,石大巷,的,的两个,交,交岔点,，,，一个,处,处于紫,红,红色为,主,主的杂,色,色凝灰,岩,岩里，,由,由于岩,体,体较完,整,整，交,岔,岔点比,较,较稳定,；,；另一,个,个处于,灰,灰绿色,为,为主的,凝,凝灰岩,中,中，由,于,于岩体,较,较破碎,，,，交岔,点,点的破,裂,裂较严,重,重。,辽源梅,河,河三井+180m水,平,平运输,大,大巷，,原,原布置,在,在具有,膨,膨胀流,变,变性质,的,的第三,纪,纪泥灰,质,质页岩,内,内，采,用,用料石,砌,砌碹，,收,收敛量,达,达620mm,，,，60,天,天后碹,体,体逐渐,破,破坏。,当,当大巷,后,后移70m，,开,开掘在,白,白垩纪,赤,赤色砂,岩,岩中之,后,后，虽,然,然延长,了,了石门,长,长度，,但,但巷道,地,地压显,现,现大为,减,减弱，,围,围岩变,形,形仅有2mm,。,。,3/12/2023,4,14.1巷,道,道通过松软岩,层,层破碎带的施,工,工方法,3/12/2023,5,(2),支,支,承,承,压,压,力,力,的,的,影,影,响,响,。,。,前,屯,屯,煤,煤,矿,矿,经,经,过,过,多,多,年,年,的,的,实,实,践,践,证,证,明,明,，,，,回,回,采,采,动,动,压,压,是,是,造,造,成,成,煤,煤,层,层,底,底,板,板,岩,岩,石,石,大,大,巷,巷,破,破,坏,坏,的,的,主,主,要,要,原,原,因,因,。,。,煤,煤,层,层,开,开,采,采,以,以,后,后,，,，,其,其,底,底,板,板,岩,岩,石,石,大,大,巷,巷,的,的,压,压,力,力,就,就,有,有,明,明,显,显,的,的,增,增,加,加,。,。,底,底,板,板,岩,岩,石,石,大,大,巷,巷,与,与,煤,煤,层,层,距,距,离,离,的,的,大,大,小,小,和,和,落,落,煤,煤,方,方,式,式,有,有,关,关,。,。,用,用,风,风,镐,镐,落,落,煤,煤,时,时,，,，,岩,岩,石,石,大,大,巷,巷,距,距,煤,煤,层,层,达,达,2030m时,，,，基本上可不受,动,动压的影响；而,用,用爆破落煤时，,岩,岩石大巷距煤层40m以外仍然,遭,遭到破坏。,除了要避免支承,移,移动压力的影响,外,外，还必须避开,采,采场上下固定支,承,承压力的影响范,围,围，应把巷道布,置,置在应力降低区,或,或原岩应力区内,。,。前屯煤矿是将,岩,岩巷布置在距煤,层,层垂距2030m，与采场上,端,端煤柱上角水平,线,线成45角的,范,范围内，受到压,力,力较小，如图14-1所示。,14.1巷道,通,通过松软岩层破,碎,碎带的施工方法,(二)巷道断面,形,形状的选择,由于松软岩层地,质,质情况非常复杂,，,，巷道支护不单,纯,纯受岩层的重力,作,作用，有时周围,还,还受到很大的膨,胀,胀压力。有时巷,道,道的测压比顶压,大,大几倍，若采用,常,常规的直墙半圆,拱,拱或三心拱形断,面,面显然难以适应,，,，往往造成巷道,的,的破坏和失稳。,因,因此，合理选择,断,断面形状对维护,松,松软岩层巷道的,稳,稳定尤为重要。,巷道断面形状应,根,根据地压的大小,和,和方向来选择。,若,若地压较小，选,用,用直墙半圆拱形,是,是合理的；巷道,周,周围均受到很大,的,的压力，则以选,择,择圆形巷道断面,为,为宜；若垂直方,向,向压力特别大而,水,水平压力较小时,，,，则选用直立椭,圆,圆形断面或近似,椭,椭圆形断面；若,水,水平方向压力特,别,别大而垂直方向,比,比力较小时，则,应,应选用曲墙或矮,墙,墙半圆拱带底拱,、,、高跨比小于,1的断面，或平,卧,卧椭圆形断面。,3/12/2023,6,14.1巷道,通,通过松软岩层破,碎,碎带的施工方法,(三)破岩方式,的,的选择,在松软岩层中掘,进,进巷道，破岩方,法,法最好以不破坏,或,或少破坏巷道围,岩,岩为原则。若采,用,用钻眼爆破破岩,，,，也应采用光面,爆,爆破。淮南潘一,矿,矿在软岩中采用,光,光面爆破，用超,声,声波测定围岩松,动,动范围，两帮大,约,约为1.0m左,右,右，而拱顶则为1.31.5m，对围岩还是,有,有一定的破坏作,用,用。,龙口北皂煤矿在,软,软岩中光爆效果,不,不好，采用只放,开,开心炮，而后用,风,风镐或手镐刷大,，,，对围岩稳定有,利,利。沈北前屯矿,基,基本上不用钻眼,爆,爆破法，而全部,采,采用风镐掘进。,舒,舒兰丰广五井用,煤,煤巷掘进机破岩,，,，巷道几乎没有,变,变形。,3/12/2023,7,14.1巷道,通,通过松软岩层破,碎,碎带的施工方法,(四)支护方式,和,和支护结构的选,择,择,在松软岩层中，,巷,巷道一经掘出，,若,若不及时控制，,则,则围岩变形发展,很,很快，甚至围岩,深,深处也有不同程,度,度的位移，继而,可,可能出现围岩碎,裂,裂、流变以致垮,落,落。如果架设一,般,般的梯形支架，,将,将会出现断梁、,折,折腿等现象。即,使,使采用拱形料石,或,或混凝土整体支,护,护，也会因巨大,的,的不均匀地压作,用,用而导致巷道失,稳,稳和破坏。为了,解,解决松软岩层巷,道,道的支护问题，,许,许多生产和科研,部,部门正在加强这,方,方面的研究工作,，,，并已取得初步,成,成果。他们研究,的,的共同结论是：,对,对于这种特殊的,不,不良地层，其支,护,护结构有“先柔,后,后刚”的特性，,一,一般需要进行二,次,次支护。,松软岩层的地压,显,显现属于变形地,压,压，初始支护应,按,按照围岩与支架,共,共同作用的原理,，,，选用刚度适宜,、,、具有一定柔性,的,的可缩性支架。,它,它既允许围岩产,生,生一定量的变形,移,移动，以发挥围,岩,岩自承能力，同,时,时又能限制围岩,发,发生过大的变形,移,移动。锚喷支护,是,是具有上述特性,的,的支护形式，因,而,而是一种比较理,想,想的初始支护结,构,构。此外，,U形金属可缩性,支,支架也基本上符,合,合上述要求，也,可,可用作初始支护,。,。,3/12/2023,8,14.1巷道,通,通过松软岩层破,碎,碎带的施工方法,二次支护的作用,在于进一步提高,巷,巷道的稳定性和,安,安全性，应采用,刚,刚度较大的支护,结,结构。,若采用锚喷支护,作,作为初始支护时,，,，二次支护仍可,采,采用锚喷支护，,也,也可砌碹。在重,要,要工程或地压特,大,大地段，喷射混,凝,凝土还应增加钢,筋,筋网和金属骨架,，,，即构成锚喷网,金,金属骨架联合支,护,护结构。锚喷支,护,护总厚度以,150200mm为宜，锚杆,长,长度一般根据开,巷,巷后的塑性区范,围,围而定。在软岩,巷,巷道中，塑性区,范,范围有时很大(,一,一般23m，,有,有时超过35m)，此时采用,长,长短结合锚杆较,好,好，长锚杆大于1.8m，短锚,杆,杆在1m左右，,长,长锚杆可以抑制,塑,塑性区的发展，,而,而短锚杆可以积,极,极加固松动圈的,围,围岩，使其构成,稳,稳定的承载环。,在,在锚杆的长距比,相,相同的情况下，,采,采用短而密的锚,杆,杆比长而疏的锚,杆,杆效果好。,3/12/2023,9,14.1巷,道,道通过,松,松软岩,层,层破碎,带,带的施,工,工方法,采用料,石,石或混,凝,凝土块,砌,砌碹作,为,为二次,支,支护时,，,，因长,条,条形料,石,石和混,凝,凝土块,在,在碹体,中,中受