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强风化带软岩巷道支护设计研究与应用

汇报人：

2024-01-21

目录

引言

强风化带软岩巷道地质特征与支护难点

支护设计理论与方法研究

支护材料选择与性能研究

支护施工工艺与质量控制研究

工程应用实例分析

结论与展望

引言

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随着我国煤炭资源开采深度的不断增加，巷道支护问题日益突出，尤其是强风化带软岩巷道的支护设计更是面临巨大挑战。

强风化带软岩巷道支护设计研究对于保障煤矿安全生产、提高巷道稳定性和围岩控制效果具有重要意义。

本研究旨在通过深入分析和探讨强风化带软岩巷道的支护设计原理和方法，为类似工程提供理论支持和实践经验。

研究内容

本研究将重点探讨强风化带软岩巷道的支护设计原理、方法和实践应用。

研究目的

通过本研究，旨在提出一套适用于强风化带软岩巷道的支护设计方案，为类似工程提供借鉴和参考。

研究方法

本研究将采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法，对强风化带软岩巷道的支护设计进行深入研究和探讨。

强风化带软岩巷道地质特征与支护难点

由于强风化带软岩的破碎和软弱特性，巷道开挖后围岩变形量大，难以形成稳定的承载结构。

围岩变形量大

强风化带软岩巷道中，支护结构不仅承受垂直地应力，还要承受水平地应力和构造应力的共同作用，受力状态复杂。

支护结构受力复杂

传统的支护材料如木材、钢材等，在强风化带软岩巷道中易腐蚀、变形，难以满足长期支护的要求。

支护材料选择困难

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原支护方案采用单一的锚杆支护，未能充分考虑强风化带软岩的特性，导致锚杆失效、围岩变形严重。

支护方案不合理

原支护材料为普通钢材，在潮湿的强风化带环境中易腐蚀，降低了支护结构的承载能力。

支护材料不耐久

原支护设计中缺乏有效的监测手段，无法及时发现和处理围岩变形和支护结构失效等问题。

缺乏有效监测手段

支护设计理论与方法研究

安全性原则

经济性原则

适用性原则

可操作性原则

确保支护结构在强风化带软岩巷道中的稳定性和安全性，防止巷道变形和破坏。

在保证安全的前提下，优化支护设计，降低支护成本，提高经济效益。

根据强风化带软岩巷道的地质条件和工程特点，选择适当的支护结构类型和参数。

支护设计应便于施工和操作，降低施工难度和提高施工效率。

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利用数值模拟软件，建立强风化带软岩巷道的数值模型，模拟巷道开挖和支护过程，分析支护结构的受力、变形和稳定性。

在实验室或现场进行相似材料模拟实验或原型观测实验，验证支护设计的合理性和有效性，为工程实践提供科学依据。

实验验证

数值模拟

支护材料选择与性能研究

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木材

易获取，加工方便，但易燃、易腐朽，且强度较低，不适用于长期支护。

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钢材

具有较高的强度和刚度，但易受到腐蚀和疲劳影响，需要定期维护和更换。

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混凝土

具有良好的耐久性和抗压性能，但抗拉强度较低，易开裂，需要配合钢筋使用。

高性能混凝土

通过添加纤维、聚合物等改性材料，提高混凝土的韧性、抗裂性和耐久性。

复合材料

由两种或两种以上不同性质的材料组成，具有优异的力学性能和耐久性，如碳纤维增强复合材料等。

新型金属材料

如高强度钢、耐候钢等，具有更高的强度和耐腐蚀性能。

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支护施工工艺与质量控制研究

巷道开挖

按照设计要求进行巷道开挖，注意保持围岩稳定。

施工前准备

包括地质勘察、设计文件审查、材料设备准备等。

临时支护

在巷道开挖后及时施作临时支护，确保施工安全。

支护质量检测与验收

对支护质量进行检测和验收，确保符合设计要求。

永久支护施工

根据设计要求，选择合适的支护形式和参数进行施工。

针对不同地质条件，制定相应的施工措施和质量控制标准。

地质条件分析

选用符合设计要求的支护材料，保证支护强度和稳定性。

支护材料选择

严格按照施工工艺流程进行施工，确保每个环节的施工质量。

施工工艺控制

采用先进的质量检测技术和设备，对施工质量进行实时监控和反馈调整。

质量检测与监控

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安全防护措施

建立健全安全管理制度和应急预案，配备必要的安全防护设施和个人防护用品。

环境保护措施

减少施工噪音、粉尘和废水排放，采取必要的生态恢复措施，保护周边环境。

资源节约措施

合理利用资源，减少能源和原材料的消耗，降低施工成本。

文明施工措施

加强施工现场管理，保持场地整洁卫生，营造良好的施工环境。

工程应用实例分析

支护效果评价

通过对实施支护后的巷道进行监测和分析，结果表明巷道变形量明显减小，围岩稳定性得到显著提高。

对比分析

与未采用该支护设计的巷道相比，采用锚网喷联合支护的巷道在变形控制、围岩稳定性和安全性等方面均表现出明显优势。

在强风化带软岩巷道支护设计中，应充分考虑地质条件和围岩特性，选择合适的支护方式和参数。同时，加强施工过程中的质量管理和监测工作也至关重要。

经验教训

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