柳海矿井底车场软岩支护对策研究.pdf

文章编号：1003—5923(2005)03—0001—02 柳海矿井底车场软岩支护对策研究 何满潮1’2，任爱武2 (1．中国矿业大学北京校区，北京100083；2．中国地质大学工程技术学院，北京100083) 摘要：本文以柳海矿深部第三系HS型工程软岩的井底车场的返修工程为依托，描述分析了该矿的非 线性大变形现象，通过应用转换复杂型力学机制到单一型力学机制的支护思路，提出了可行有效的支护对策， 从而达到了成功支护的目的。 关键词：深部；HS型工程软岩；非线性大变形现象；支护对策 中图分类号：TD322．4 文献标识码：A 1工程概况 3变形破坏原因分析 柳海矿位于黄县煤田中段之北缘，濒临渤海。 (1)复杂的工程地质条件 该矿为第四系覆盖的全隐蔽型井田，地层倾角平 该车场标高一480m，自重应力达12～ 18 缓，一般5～8。；水文地质条件较简单，构造较复 MPa；据X射线衍射实验结果可知，该处含油泥 杂。主采煤层为煤1和煤2，均为变质程度较高的 岩和泥岩的膨胀物质含量很高，而岩石自身的承 褐煤，结构复杂，厚度变化较大；煤1顶板为含油泥 载能力又很低，属于高应力强膨胀型复合软岩，即 岩，向上为泥岩；底板为泥岩，向下直至煤2，煤2 HS型，H为高应力，S为强膨胀型。 底板为粘土质砂岩。本文所指的井底车场返修工 (2)支护体刚度、强度和围岩不耦合 程位于一480in水平，巷道布置在煤2底板粘土质 所谓的支护体刚度、强度不耦合是指均匀的支 砂岩至煤1顶板含油泥岩中。围岩多为泥岩或含 护体刚度、强度与不均匀的支护荷载间存在不匹配 油泥岩，多为泥质胶结，膨胀性较强，加之围岩赋存 的现象；由于软岩巷道围岩存在节理或层理或存在 深度较大，属高应力强膨胀复合型软岩。在井底车 构造应力或围岩介质的不均等因素，使作用在支护 场开挖不久即出现了明显的变形和破坏，同时，井 体上的荷载是不均的。这种由于支护体刚度、强度 底车场处立体交叉的硐室群的存在，施工时相互影 不耦合造成的变形破坏力学机制共分为四种类型： 响，进一步加剧了变形和破坏程度。 I强度不耦合非均匀的荷载作用在等强的 支护体上，形成局部过载； 2变形破坏状况 Ⅱ刚度正向不耦合即支护体刚度小于围岩 柳海矿井底车场处围岩变形破坏情况异常严 刚度，围岩产生的过量变形得不到限制，使围岩剧 重，变形速度快，变形量大，呈现出明显的非线性大 烈变形损伤、强度降低，从而将其本身所承担的荷 变形的变形破坏现象，等候室在开挖后，无支护情 载传递到支护体上； 况下，发生严重的变形破坏，几天就无法进人，最大 Ⅲ刚度负向不耦合即支护体刚度大于围岩 变形速度达150mm／d，该车场曾进行过外U钢， 刚度，围岩的膨胀性等能量不能充分转化为变形能 而释放，造成局部能量聚集； 混凝土砌碹等多种支护尝试，但在这些支护完工不 久就发生了严重的变形破坏：U钢被扭成S型，有 Ⅳ结构变形不耦合支护体产生均匀的变形， 些位置甚至被扭断，完全失去承载能力；有些位置 围岩中的结构面(如软弱夹层、层理、断层、节理等) 产生差异性滑移变形，使支护体局部破坏。 则出现混凝土剥落，出现裂纹等破坏现象。