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《地下工程施工》课程设计说明书课程名称：地下工程施工设计题目：巷道掘进施工及锚喷支护设计年级专业：姓名学号：指导教师：于洋徐州工程学院土木工程学院年 月日目录1 工程地质条件1.1 工程概况吉林省某矿井+65皮带大巷基本处于单斜构造、岩层倾角在2～5°之间，区域内对开拓巷道布置有影响的较大断层有3条，即F13、F20、F37，均为正断层。受其断层应力牵引作用，层面将会出现破碎带。+65皮带大巷所在区域内赋存两层煤，即12层煤和13层煤。其中13层煤厚度在1.0～5.0m之间，夹石层较多，不可采。12层煤分层可采，夹石层厚度不超过0.15m，煤质较好，煤层层理较发育，煤质坚硬，硬度f=2、煤层厚度在2.0m～7.0 m之间。+65皮带大巷采掘工程平面图如图1.1所示。图1.1 采掘工程平面图1.2 巷道变形特征+65皮带大巷的变形主要以巷道整体收敛为主，且巷道顶底板和两帮移近量均较大。通过对+65皮带大巷的围岩地质情况、变形特征和破坏程度进行分析，发现该巷道在不同地段的变形特征具有一定的共性，其原因主要有以下三方面：（1）巷道围岩的岩性较差。通过钻孔柱状图可以看出，巷道顶底板均为泥岩或者砂岩，部分地段岩层含水，围岩的力学性能较差，且遇水易膨胀，所以巷道极易发生较大变形。（2）巷道断面形状选择不合理。巷道断面形状对围岩的稳定性有重要影响，对于抗压强度低、流变性大、膨胀性强、地应力大的软岩巷道优先选用圆形或椭圆形较好，因为圆形或椭圆形巷道受力状况好，便于封闭围岩，收敛值小，并能充分发挥支护材料的抗压性能，较有效防止围岩原始应力恶化，底鼓受到抑制。原有的马蹄形断面对于巷道两帮的和底板的控制极为不利。（3）支护方案不合理。通过现场调研发现，支护方案不合理也是+65皮带大巷发生大变形的重要原因。锚杆支护技术是一种先进的支护技术，通过对锚杆、锚索施加高预紧力可以实现对巷道的及时、主动支护。但是，现场出现锚杆支护材料和参数选择不合理、施工质量不达标等问题，极大的限制了锚杆支护作用的发挥，最终影响到巷道的稳定性。1.3设计思路软岩巷道工程本身所具有的大变形、大地压、难支护等特性，决定了软岩巷道支护技术的复杂性，单一的支护形式难以满足软岩巷道工程支护的需要。因此，在软岩巷道工程支护技术方面，由过去单一的支护形式逐步发展为各种多次支护、联合支护形式、并形成了各种系列支护技术，如锚喷、锚网喷、锚喷网架、锚喷网架支护系列技术、钢架支护系列技术、钢筋混凝土支护系列、料石碹支护系列技术、注浆加固系列技术和预应力锚索支护技术。工程实践证明，上述支护形式都在软岩巷道支护中有成功应用。特别是锚网、锚索支护形式，由于施工方便、劳动强度低等优点，在生产现场中得到越来越多的应用。特别是近年来锚索技术的发展十分迅速，已成为矿井软岩巷道支护的重要技术，它能把深部围岩强度调动起来，和浅部支护岩体共同作用，控制巷道稳定性，这将是以后中国软岩巷道支护的主流方向。吉林省某煤矿+65西翼皮带大巷埋深约300m，且顶底板主要为泥岩和砂岩，岩石力学强度不高，遇水容易膨胀，属于典型的软岩巷道，巷道围岩具有变形大、持续时间长、底鼓严重等特点。该巷道以前虽然采用锚网、锚索支护，但是现场存在支护参数不合理、支护材料质量差、施工工序复杂、支护效果差等问题，使得锚网、锚索支护形式在软岩巷道支护中的作用大大降低。本设计以某煤矿生产地质资料和现有支护条件下巷道维护效果为依据，采用理论计算和工程实践研究确定最优的巷道支护形式和支护参数。设计中还规范了锚杆施工工艺、明确了锚杆施工的质量要求。最后针对试验巷道制定了相应的矿压观测方案，通过观测和分析现场矿压数据，及时对支护参数做出相应调整，不断优化支护方案，保证巷道的支护效果。2 巷道掘进施工+65皮带大巷穿越地区大部分围岩等级相对较高，为了加快施工速度，保证开拓巷道的早日完工，同时也考虑到巷道本身断面较大，可以为机械化施工提供足够的空间。因此，本次设计巷道采用全断面光面爆破的施工方法。2.1光面爆破2.1.1光面爆破作用机理光面爆破是上世纪50年代才发展起来的一种控制爆破技术，由于它具有明显的优越性，所以得到快速推广应用。但岩石爆破过的程极为复杂，目前的理论研究很不成熟，所以对光面爆破的作用机理也存在不同的观点。（1）杜瓦儿和佩固等人提出的理论。该理论认为相邻炮孔爆炸应力波叠加导致岩石受拉破坏而形成裂缝。（2）尹藤一郎等人提出的理论。该理论认为裂缝的形成主要是爆炸高压气体的作用，他们的铝块爆破实验表明，不耦合系数为2.5时，空壁上的压力值约为不耦合系数为1.1时的压力值的，所以他们认为裂缝的形成主要是爆生气体的高压准静态作用。（3）国内理论认为裂缝面的形成是应力波和爆炸气体共同作用的结果。认为应力波的主要作用是在炮孔周围产生一些初始的径向裂缝，在爆炸气体