[发明专利]含蒙脱石型软岩巷道的支护方法

说明书

本发明涉及一种在含有蒙脱石型软岩的煤矿井下巷道围岩中进行支护的方法，该方法也可应用于一般的软岩隧道或地下峒室的支护。

目前国内外在巷道、地下峒室等地下工程中主要采取锚喷支护为主的支护技术，但对于软岩巷道的支护，特别是应用在煤矿井下含蒙脱石膨胀性矿物的软岩巷道时，效果不好，主要原因和存在的问题是：

1、在这种岩层中开掘巷道后，使软岩从封闭状态转入开放状态，从而物化环境发生改变，软岩即迅速风化、软化、裂隙化，表现出具有怕风、怕水、怕震动的特点，故采用通常的锚喷支护不仅困难，成型不好，而且回弹率高，浪费严重。

2、软岩巷道的变形一般较大，达数百毫米到一米多。由于喷层材料很难适应这种大变形，因而锚喷后的喷层大量剥落，片帮和破坏，无法实现对大变形软岩的支护。

3、软岩具有膨胀性，特别是含蒙脱石类矿物的软岩，具强烈的膨胀性。其膨胀压力不能用支架硬顶，必须把这种巨大压力“放”出来（即通过变形让其卸载），但同时又不可“放”得过头，否则岩体本身出现破坏性变形而使其强度大幅度降低，这就需要支护材料层和围岩刚度匹配，而锚喷支护材料与软岩介质的刚度很不匹配，以致压力尚未“放”出，支护材料层就被破坏了。

本发明的目的在于提供一种简单、经济的对软岩，尤其是含蒙脱石类矿物软岩巷道的支护方法，使其能够一次成巷。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

针对含蒙脱石类矿物软岩易风化、软化、裂隙化的特性，设置一种与软岩介质的刚度相匹配的刚柔层，使其既具有足够的柔度适应软岩大变形，又具有足够的刚度保护围岩强度，限制其不发生破坏性变形。也就是说，这种方法的关键在于，既能充分大的“放”出围岩压力，同时又能充分好的保护岩体自身强度。

该方法包括以下步骤：

a、开掘预备空间，所述预备空间的断面小于巷道的设计毛断面，从而在预备空间断面与巷道的设计毛断面之间形成预留层;

b、用支架对预备空间予以临时支护;

c、以穿过预留层并打入围岩的测钉测量围岩的变形值;

d、当围岩变形速度小于1毫米/天时，拆除并回收临时支架;

e、清除预留层，形成巷道的毛断面;

f、对上述毛断面施以全断面封闭性永久支护。

以上各步骤中，其

所述的预留层厚度与巷道的设计毛断面跨度之比为1/10～2/10。

用于临时支护的支架密度与预留层厚度成反比。

临时支护的时间与预留层厚度成正比，与支架密度成正比。

所说的支架密度为每间隔0.3～0.6米一架。

用于临时支护的支架为梯形木支架，也可为钢支架。

所说测钉的分布是沿巷道方向以小于7米的间隔为一个测量断面，每个测量断面中设置2～6个测钉。

上述d、e、f步骤的循环作业长度为1～2米。

所说永久支护是由钢支架与现场浇注的混凝土组成。

采用以上方法对含蒙脱石型软岩巷道进行支护，可以有效地“放”出软岩巷道中的围岩压力，同时又能很好地保护围岩本身的强度，使其仍具有可支护条件。本方法既利用了软岩的特点，又适时实施上述预留刚柔层支护技术，因此本发明可以在不需使用特殊支护设备和特殊材料的前提下，实现一次支护成功，从而能有效地节约工程支护材料，降低施工成本，减少浪费。本发明可适用于软岩地下工程，特别是应用于煤矿井下软岩巷道的支护时，由于该方法简单、易行，支护效果好，成本低，从而直接降低了煤炭的回采成本，因此具有明显的经济效益和巨大的社会效益。

下面通过结合具体实施例对本发明技术解决方案的进一步详细描述，将使本发明的目的及效果变得更清晰明显。

本发明的支护方法在广西煤炭厅那龙煤矿二号井实施。该矿井设计于1981年，1983年投入施工。由于整个井底车场巷道设计均在含有蒙脱石膨胀性矿物的软岩之中，深度280米，围岩的应力水平为6.9MPa。巷道变形大，压力大，U₂₉型钢扭断、扭弯，返修多达3～4次，巷道造价达10319.05元/米，且仍不稳定，濒临倒闭停产的边缘。

1990年底开始在该矿实施本发明的方法，具体做法是：

1、由于巷道的设计净断面跨度为2.5米，根据此处围岩的应力水平，确定全断面支护时混凝土的浇注厚度为0.3米，从而得出巷道的毛断面跨度是3.2米。取周边预留层厚度0.4米，则按2.4米跨度进行巷道掘进后，随即用梯形木支架以每0.4米一架的密度进行临时支护。用于临时支护的支架也可以是其它的刚性支架，如：钢支架。