基于松动圈测试的煤巷围岩分类及支护评价.pdf

基础工程设计 l Ⅲ 一 面 而_． 基于松动圈测试 的煤巷围岩分类及支护评价 Cl a s s i fic a t i o n o f Ro a d wa y S u r r o u nd i n g Ro c k a nd S u p po r t i n g Ev a l ua t i o n Ba s e d o n Lo o s e Ci r c l e Th e o r y 杨睿 山东科技大学土木工程与建筑学院， 山东 青岛2 6 6 5 9 0 YANG Ru i C o l l e g e o f Civ i l E n g i n e e r i n g a n d Ar c h i t e c t u r e ， S h and o n g Un iv e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， Qi n g d a o 2 6 6 5 9 0 ， C h i n a 【 摘 要】 松动圈是进行围岩分类及支护优化的重要依据。为了更加深入地了解某深井巷道围岩的分类情况， 结合其存在地压 大、 岩体塑性大以及煤层具有强烈冲击倾向性等特点， 应用 D Y T J 2 0 型岩层探测记录仪对该深井工作面回采巷道进行 了松动圈 测试， 初步确定了其松动圈大小， 并根据松动圈理论对其进行围岩分类， 进而对回采巷道的支护方案作出科学评价。 【 A b s t r a c t ] L o o s e c i r c l e i s t h e i m p o r ta n t b a s i s o f c l a s s i fi c a ti o n o f r o a d w a y s u r r o u n d i n g r o c k a n d s u p p o r t i n g o p t i m i z a t i o n ． I n o r d e r t o d e e p l y k no wa b o u t t h ec l a s s i fic a t i o n s i t u a t i o no f r o a d wa ys u r r o u n d i ngr o c kinad e e pwe l l ， c o mb i n e dwi t hi t s c h a r a c t e r i s t i c s o f b i gg r o u n dpr e s s u r e ， l arg e p l ast i c i t y o f r o c k ma s s and s t r o n g i mp a c t t e n d e n c y o f c o a l s e a r n ， the e xt e n t o fthe l o o s e c i r c l e Was me asure d wi th t h e DYTJ 2 0 s t r a t a d e t e c t i o nr e c o r d e r i nt h et wog a t e wa ys o f t he c o a l f a c e i nt h ed e e pwe l 1 ． Th e r e f o r e ， th e s i z eo f l o o s e c i r c l e was p r e l i m ina ril yd e t e r mi n e d． Th e n t he s u p p o r t ing s c h e me o fg a t e wa y h as be e n ma d e s c i e n t i fic e v a l u a t i o n and the s u r r o un d i n g r o c k ha s b e e n c l a s s i fie d a c c o r ding t o t h e l o os e c i r c l ethe o r y． 【 关键词】 深部开采； 松动圈； 围岩分类； 支护评价 【 K e y w o r d s ] d e e p m i n i n g ； l o o s e c i r c l e ； c l as s i fi c a t i o n o f s u r r o u n d i n g r o c k ； s u p p o r t i n g e v a l u a t i o n 【 中图分类号1 U4 5 2 ． 1 2 ； T D 2 6 3 ． 5 3 【 文献标志码l B 【 文章编号】 1 0 0 7 ． 9 4 6 7 2 0 1 6 0 7 ． 0 0 9 3 ． 0 3 I DO 1 ] 1 0 ． 1 3 6 1 6 ／ j ． c n k i ． g c j s y s j ． 2 0 1 6 ． 0 7 ． 0 2 1 1引 言 地压大是深部开采中面临的主要威胁之一， 主要表现为 原岩应力大、 岩体塑性大及矿山压力显现剧烈[ 1 】 。深部巷道开 挖后， 围岩受力由三向变成了两向和单向受力状态， 造成岩石 强度出现不同程度的降低， 破坏了原始应力状态【 2 ] 。如果围岩 集中应力值小于下降后的岩石表征强度，则围岩处于弹塑性 状态， 围岩稳定。 反之， 围岩将发生破坏， 这种破坏逐渐向深部 扩展， 直至达到新的应力平衡状态。此时， 围岩中出现了一个 松弛破裂带 围岩松动圈 ， 其力学特征表现为应力降低口 ] 。松 【 作者简介】 杨睿 1 9 9 5 一 ， 男， 山东泰安人， 助教， 从事土木工程及 岩土工程研究， 电子信箱 y a n g r u is d u s t l 6 3 ．c o rn。 动圈越大， 围岩破坏越严重， 支护越困难。研究确定巷道围岩 松动圈的大小， 对于评价现有的支护方案、 保证巷道支护安全 等具有重要意义。为此， 众多学者对此开展了大量研究H 。 ， 取 得了很多有益的研究成果 ，但对深矿井开采中的松动圈测试 研究鲜有涉及。 本次测试以某深井的回采巷道为背景， 根据松 动圈理论，对其围岩进行分类，研究分析其支护方案的合理 性 。 2 围岩松动 圈测试 2 ． 1工程概况 该工作面走向长度为 8 2 0 m， 倾斜长度为 1 2 0 m， 煤层厚度 为 8 ． 2 m。 由于埋深较大， 煤层具有强烈的冲击倾向．}生。 工作面 两顺槽均为矩形断面， 支护形式相同。顶板锚杆为 2 2 mmL q 3 b 胶带顺槽松动圈发育形态 图 4回采巷道围岩松动圈发育形态 3 围岩分类及支护评价 基于巷道围岩松动圈理论 ， 对工作面回采巷道的围岩加 以分类， 目的在于正确评价支护方案， 以便合理地确定支护参 数和施工工艺， 为今后同类巷道的支护设计提供依据。 结合锚 喷支护机理 ，将围岩分为小松动圈 O ～4 0 c m 、中松动圈 4 0 ～1 5 0 c m 和大松动圈 l 5 0 c m 3大类 6个小类， 如表 2 所示 。 表 2 巷道围岩分类 基础工程设计l E n g in e e ri n g D e s ig n of t h e G ro u n d ] 重要依据。运用 D YT J 2 0型岩层探测记录仪对某深井工作面 顺槽进行了钻孔探测， 分析确定了其松动圈大小。基于此， 对 巷道围岩稳定性进行分类，得出了两顺槽在受采动影响区域 内属于 v类大松动圈不稳定围岩， 而在未受采动影响区域则 属于 Ⅳ 类大松动圈一般不稳定围岩。 2 深部巷道围岩受采动及超前支承压力影响后的松动圈 区域更为明显。基于对深井工作面两顺槽围岩的分类及其稳 定性评价， 结合该矿现有的支护体系， 得出所采用的锚杆长度 较为合理， 支护体系比较完善， 能够满足现场的实际要求。 【 参考文献】 【 1 】 徐永圻． 煤矿开采学【 M] ． 徐帅 f 中国矿业大学出版社， 2 0 0 9 ． 【 2 】 沈明荣， 陈建峰． 岩体力学[ M] ． 上海 同济大学出版社， 2 0 1 2 ． 【 3 】 刘刚， 宋宏伟． 煤巷围岩松动圈规律研究[ J ] ． 煤炭学报， 2 0 0 2 ， 2 7 1 31． 3 5 ． 【 4 】 董方庭老 道围岩松动圈支护理论及其应用技术【 M] ． 北京 煤炭工 业出版社 ， 2 0 0 1 ． 【 5 】 靖洪文， 付国彬 ， 董方庭．深井巷道围岩松动圈预分类研究[ J 】 ． 中国 松动圈测试结果表明， 深部巷道由于存在岩体塑性大、 冲 击倾向性明显等典型特征，围岩受采动及超前支承压力影响 后的松动圈区域更为明显，工作面轨道顺槽和胶带顺槽受采 动影响区域内的松动圈大小一般为 2 ． 0 1 2 ．3 5 m， 属于 V类大 松动圈不稳定围岩；两顺槽未受采动影响区域松动圈大小一 般为 1 ． 8 4 ～ 】 ． 9 3 m， 属于 Ⅳ 类大松动圈一般不稳定固岩。目前 轨道J顷槽和胶带顺槽的顶板及两帮均采用 2 5 0 0 mm长的螺纹 钢锚杆， 锚杆均能锚固到松动圈外的完整煤体中。 锚杆长度设 计比较合理 ， 且其支护体系较为完善 ， 类似条件下可以继续推 广。 4 结 语 1 松动圈是进行巷道围岩稳定性评价和合理支护设计的 矿业 大学学报 ， 1 9 9 6 ， 2 5 2 4 5 ． 4 9 ． 【 6 】 刘刚．矩形巷道围岩松动圈分布规律研究[ M】 ．徐州 中国 矿业大学出版社 ， 2 0 0 0 ． 【 7 】 于辉 ， 唐仁学， 孔令根， 等． 围岩松动圈支护理论在煤巷支 护设计中的应用[ J 】 ． 中国矿业 ， 2 0 1 4 ， 2 3 8 1 1 5 ． 1 1 8 ． 【 收稿 日期1 2 0 1 6 ． 0 4 ． 1 1 95