導(dǎo)語：如何才能寫好一篇礦山工程力學，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：巖石力學；金屬礦山；采礦工程；應(yīng)用

巖石力學起源于較大規(guī)模的工程實踐，在發(fā)展初期巖石力學工程基本都會與采礦工程一同開展。在采礦工程的實踐作業(yè)過程中巖石工程經(jīng)常會有著較大規(guī)模的應(yīng)用，且所面臨的工作環(huán)境也會十分復(fù)雜。巖石力學問題始終存在于采礦工程的各個環(huán)節(jié)之中，一方面，采礦工程的巖體是經(jīng)過漫長的地質(zhì)演變所形成的地質(zhì)體，在特定的地質(zhì)環(huán)境當中巖體的力學特性往往會較為穩(wěn)定。另一方面，因采礦工程有著動態(tài)性的特征，巖體的力學性質(zhì)也會受到工程大小與開挖方向而產(chǎn)生相應(yīng)的改變，并且環(huán)境因素也是一項主要影響因素?；谏鲜鎏卣饕脖銢Q定了采礦工程中的巖石力學有著高度的復(fù)雜性，因此就必須采用多種手段方式來對其展開研究。

1巖石力學概述

巖石力學是探究巖石力學性狀的一門理論與應(yīng)用科學，是力學研究最重要的一項分支內(nèi)容。作為近代才逐漸興起的一門學科，巖石力學的應(yīng)用范圍主要包括了公路、鐵路、地質(zhì)、土木、石油、采礦等眾多與巖石工程有關(guān)的工程領(lǐng)域。對于巖石力學所作出的定義是基于材料概念所提出的，主要受到材料力學或是固體力學的深刻影響。伴隨著相關(guān)巖石力學理論研究以及工程實踐的持續(xù)深入開展，人們關(guān)于巖石的了解也取得了重大突破。首先，要盡量避免將巖石僅僅看作是固體力學中的一種材料類型，作為一種天然型的地質(zhì)體，因此更應(yīng)當將其稱之為巖體，引起具備有相對較為復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造與賦存條件，因此也是一種重要的“不連續(xù)介質(zhì)”。

2礦山地應(yīng)力測量

針對原始地應(yīng)力開展測量工作即為明確出存在于擬開挖巖體，和其附近位置未遭受驚擾的立體化應(yīng)力狀態(tài)，在實施具體的測量作業(yè)時一般是采取連續(xù)不間斷的小幅度測量來實現(xiàn)的。巖體內(nèi)的單點立體應(yīng)力狀態(tài)可通過確定出坐標系內(nèi)的不同分量來代表，相應(yīng)的坐標系確立可依據(jù)實際需求亦或是遵循便捷化原則來進行選擇，多數(shù)情況下會采取地球坐標系來充當測量坐標系。基于多個應(yīng)力分量來進一步獲得位于該點上三維主應(yīng)力程度與位置，這是可以得到精準確定的。在開展實地測量作業(yè)時，各點所牽涉到的巖石其規(guī)模大小很有可能會是立方厘米級別到數(shù)千立方米級別中的任意一種，其真實的數(shù)值同時還可能會受到所選用的測量方法影響。然而無論其規(guī)模是立方厘米級別的還是數(shù)千立方米級別的，從整體巖石結(jié)構(gòu)的層面來看，基本可將其視作為單點。因地應(yīng)力狀態(tài)存在著較為明顯的復(fù)雜性與變化性特征，因此要想能夠較為精準的測出某礦區(qū)內(nèi)的地應(yīng)力大小，便要同時選取多點來進行測量。只有基于這一基礎(chǔ)之上，方可憑借數(shù)值分析及數(shù)理統(tǒng)計、人工智能與模型建構(gòu)等方式，來確定出該礦區(qū)的地應(yīng)力場模型。目前已經(jīng)形成了一整套標準化的測量程序，其步驟流程如下：⑴由巖體表層，通常是地下巷道、隧道向巖體中打孔，指導(dǎo)孔穿透巖體中的測量位置。直徑通常為140mm左右，深度不小于巷道或隧道的2.5倍；⑵由孔底打同心小孔，提供安裝探頭使用，小孔直徑通常為37mm左右，孔深不小于孔徑的10倍；⑶采用專項設(shè)備把二兩探討固定到小孔中部位置；⑷采用薄壁鉆頭加深打孔，確保小孔附近巖芯能夠消除應(yīng)力。

3礦山采礦設(shè)計優(yōu)化

金屬礦床的形成、賦存以及開采穩(wěn)定程度都會直接受制于地應(yīng)力場控制。因此，就必須將地應(yīng)力作為切入點來實施金屬采礦設(shè)計優(yōu)化。按照實際測量所獲得的地應(yīng)力以及工程地質(zhì)實況、水文地質(zhì)、礦巖物理力學特性等資料信息，并再進一步結(jié)合以具體的賦存與開采條件，實施定量測算分析，選取出適當?shù)拈_采作業(yè)方式，明確出合理化的開采布設(shè)方式、結(jié)構(gòu)參數(shù)、開采次序、支護加固、地壓控制等相關(guān)措施手段，來實現(xiàn)對金屬礦山開采的安全保障。具體的優(yōu)化過程為：采集基礎(chǔ)資料確定初步方案多方案測算分析多目標決策優(yōu)化技術(shù)實施現(xiàn)場測取與分析改進并完善方案。這一理論完全考慮到了采礦巖體本身的非線性特點與采礦多端行及開挖特征，合理化的運用數(shù)值分析、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等現(xiàn)代化的技術(shù)手段，來為保障采礦設(shè)計提供了科學化的手段方式。

4結(jié)語

總而言之，伴隨著巖石力學在金屬礦山采礦工程中應(yīng)用范圍的日漸廣泛，也直接促使我國在巖石力學方面的研究達到了世界領(lǐng)先地位。在本次研究中簡要闡述了巖石力學的基本特點，并進一步就針對巖石力學在礦山地應(yīng)力測量作業(yè)中的實際應(yīng)用情況展開了深入探究，最終對礦山采礦提出了幾點設(shè)計優(yōu)化建議。相關(guān)的工作人員還應(yīng)當充分結(jié)合采礦工程的具體情況，來更加深入的探究巖石力學在采礦工程當中新的應(yīng)用內(nèi)容。

參考文獻：

[1]王學坤.自然崩落法采礦中對于巖石力學的運用分析[J].黑龍江科技信息,2014(20).

[2]劉溪鴿,朱萬成,魏炯,等.巖石力學數(shù)值模擬方法用于采礦工程的技術(shù)經(jīng)濟探討與教學實踐[J].中國礦業(yè),2016,25(1).

篇2

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新型人才；培養(yǎng)實踐；安全工程

中圖分類號：F241 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2012）33-0135-02

一、研究背景

中國政府歷來重視煤礦安全工作，2006年國務(wù)院專門會議討論瓦斯治理問題，加之煤礦安全的嚴峻形勢以及安全欠賬的實際情況，近幾年數(shù)次撥?？钔度朊旱V安全（每年約30億元），各地方政府也積極響應(yīng)，配套相應(yīng)的資金，這些措施都會直接推動煤礦安全工作的發(fā)展。另外，《安全生產(chǎn)法》及其行政追究制度等的頒布與實施，也迫使各級政府及企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)進一步重視安全工作。還有企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)自身的覺悟及認識的提高，必將進一步推動煤礦安全工作的發(fā)展。鑒于國家對煤炭生產(chǎn)企業(yè)安全重視，因此，如何培養(yǎng)高素質(zhì)、具有實踐和創(chuàng)新能力的安全技術(shù)與管理人才，如何將煤炭進行過程中事故率降到發(fā)達國家水平，加強煤礦安全與管理人才的培養(yǎng)是非常必要的，而且是十分迫切的，加強煤礦安全人才的培養(yǎng)，確保煤礦安全生產(chǎn)形勢根本好轉(zhuǎn)，促進中國煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，同時對中國煤炭工業(yè)安全生產(chǎn)和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展都有著重要意義。

二、培養(yǎng)目標

培養(yǎng)滿足新時期煤礦安全生產(chǎn)的需求，具有良好的基礎(chǔ)理論、實踐技能、外語和計算機應(yīng)用能力，掌握安全工程系統(tǒng)理論，具有寬廣的國際視野、開拓創(chuàng)新意識以及結(jié)合生產(chǎn)實際提出和解決問題的能力，能在煤礦從事工程設(shè)計與施工、科技開發(fā)與生產(chǎn)經(jīng)營管理等方面工作，具有較好的人文社會科學素養(yǎng)與團隊精神、較強的社會責任感和良好的工程職業(yè)道德的本科工程型創(chuàng)新人才[1～2]。

三、培養(yǎng)標準

1.掌握相關(guān)的自然科學和工程理論基礎(chǔ)知識。（1）自然科學基礎(chǔ)知識與人文、社會科學知識。掌握中國特色社會主義理論與唯物主義哲學思想，具有社會責任感；經(jīng)濟、管理、法律、英語等方面的基礎(chǔ)知識。（2）理論基礎(chǔ)知識。掌握并能應(yīng)用數(shù)學、物理、化學等基礎(chǔ)知識；掌握安全工程所需要的工程力學、流體力學以及工程熱力學等深厚的力學基礎(chǔ)知識；熟練應(yīng)用計算機軟件、高級編程語言等現(xiàn)代工具與及相關(guān)信息技術(shù)；掌握電工、電子等相關(guān)基本理論知識；掌握地質(zhì)學基礎(chǔ)理論及工程制圖基本方法；具有系統(tǒng)工程知識及系統(tǒng)思維方法。（3）工程專業(yè)知識。掌握礦井開采工藝及相關(guān)設(shè)計與管理技術(shù)；掌握礦井通風技術(shù)基本原理及相關(guān)設(shè)計與管理技術(shù)；掌握井巷工程設(shè)計與施工基本知識；掌握礦井災(zāi)害防治理論及防治工程設(shè)計方法；掌握礦山安全生產(chǎn)相關(guān)法律法規(guī)；掌握礦山經(jīng)濟理論基礎(chǔ)及礦山企業(yè)管理知識；掌握礦山安全與勞動衛(wèi)生基本原理；掌握礦山環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展政策及相關(guān)技術(shù)；熟悉采礦技術(shù)規(guī)范，掌握礦山設(shè)計和數(shù)字礦山技術(shù)的基本方法。

2.具有運用理論知識和專業(yè)技能解決工程實際問題的能力。（1）工程項目評價、分析與決策能力。具備認識和系統(tǒng)表述安全工程領(lǐng)域各環(huán)節(jié)設(shè)計、技術(shù)和施工管理等問題，以及初步系統(tǒng)規(guī)劃研發(fā)的能力；具備建立本領(lǐng)域技術(shù)分析模型的能力；具備識別及分析影響礦山安全生產(chǎn)的不確定性因素、風險因素的能力；具備提出解決礦山安全生產(chǎn)問題的方法和建議的能力；具備應(yīng)對危機與突發(fā)事件的初步能力。（2）實驗和分析能力。熟悉本專業(yè)國家和行業(yè)的標準與規(guī)范；具備查詢相關(guān)資料或者電子文獻的能力；掌握相關(guān)實驗操作技能，具備分析實驗數(shù)據(jù)、書寫實驗報告與歸納總結(jié)的能力。（3）系統(tǒng)思維能力。具備運用整體思維方式，全局性和系統(tǒng)性地考慮礦山通風與安全工程項目實現(xiàn)的能力；具備梳理礦山安全生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵問題、難點以及影響因素的能力；具備針對解決問題的方案進行論證、總結(jié)并得出結(jié)論的能力。（4）創(chuàng)新精神以及吃苦耐勞的敬業(yè)品質(zhì)。積極探索安全工程領(lǐng)域的新問題、新發(fā)展；具有執(zhí)著的工作態(tài)度，并能夠結(jié)合具體條件善于運用靈活方式合理解決問題；敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新的精神；謙虛謹慎，戒驕戒躁；保持求知欲和終生學習的態(tài)度；高效、合理地管理時間和資源；培養(yǎng)吃苦耐勞的精神　[3～4]。（5）職業(yè)道德和職業(yè)精神。具有高尚的職業(yè)道德，正直，富有責任感；遵守職業(yè)行為規(guī)范，遵紀守法，遵守行業(yè)準則；主動規(guī)劃個人職業(yè)方向與發(fā)展；與世界安全工程界保持同步，與時俱進。（6）進行安全工程專業(yè)技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)改造與創(chuàng)新的初步能力具備發(fā)現(xiàn)問題的能力；具備創(chuàng)新的意識；具備創(chuàng)新所需的專業(yè)知識；掌握一定的創(chuàng)新方法。

3.具有團隊協(xié)作和溝通交流的能力。（1）團隊精神。培養(yǎng)合同協(xié)作的團隊精神；具備組織協(xié)調(diào)和領(lǐng)導(dǎo)能力；善于技術(shù)分工和協(xié)作，共同完成目標。（2）交流與溝通。具備交流與溝通的意識和能力；建立與安全工程界進行交流的組織結(jié)構(gòu)；具備運用寫作、圖表、電子和多媒體進行交流的能力；善于口頭表達，能夠作報告和會議進行交流。（3）國際交流。能夠運用外語進行交流；具備參加國際專業(yè)合作項目的初步能力；熟練運用外語查閱相關(guān)文獻。（4）團隊管理及組織協(xié)調(diào)能力。具有豐富的團隊管理經(jīng)驗，善于調(diào)動團隊積極性，激發(fā)團隊戰(zhàn)斗力；良好的組織能力以及沖突協(xié)調(diào)能力。（5）項目評估能力。掌握正確的項目評估方法；了解項目評估的過程；具有發(fā)現(xiàn)問題并及時提出改進意見的能力。

4.具備在一定的企業(yè)和社會環(huán)境下的綜合工程實踐經(jīng)驗。（1）參與礦山安全國際化。了解礦山通風與安全的發(fā)展及礦業(yè)工程發(fā)展國際化趨勢，了解相關(guān)國家礦山安全生產(chǎn)領(lǐng)域的政策和法規(guī)，具備參與礦山安全國際化的能力。（2）適應(yīng)社會背景環(huán)境。應(yīng)用礦山通風與安全專業(yè)基礎(chǔ)知識與可持續(xù)發(fā)展相關(guān)理論，分析礦山通風與安全對社會財產(chǎn)、生命安全、礦山綠色可持續(xù)發(fā)展的推動作用，能夠利用專業(yè)知識為社會作貢獻。（3）礦山通風與安全工程項目設(shè)計。應(yīng)用學科基礎(chǔ)知識和安全工程專業(yè)知識，進行礦山通風與安全工程項目的設(shè)計能力。（4）礦井災(zāi)害防治規(guī)劃與設(shè)計。綜合應(yīng)用學科基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，進行礦井災(zāi)害防治規(guī)劃、技術(shù)設(shè)計及施工設(shè)計的能力。（5）安全工程實施能力。應(yīng)用安全工程專業(yè)知識及管理知識，進行礦山工程項目施工組織管理、質(zhì)量控制及成本控制能力。（6）礦山企業(yè)運營與管理。熟悉礦山企業(yè)運營特征，確定礦山企業(yè)生產(chǎn)運行的方式和資源優(yōu)化，規(guī)范企業(yè)職工培訓(xùn)與崗位管理，具備通風與安全技術(shù)管理、礦井災(zāi)害防治和礦山生產(chǎn)經(jīng)營管理能力。

四、培養(yǎng)方案

培養(yǎng)模式為“3＋1”模式：即三年在校培養(yǎng)，以及累積一年在企業(yè)的生產(chǎn)實訓(xùn)培養(yǎng)。第1～4學期按安全工程專業(yè)大類培養(yǎng)。第4學期末，采取雙向選擇的方式，在安全工程大類學生中選拔有志于從事“礦山通風與安全”工作的學生60名左右進入本計劃，按本培養(yǎng)方案培養(yǎng)[5～6]。

企業(yè)參與學生培養(yǎng)的整個過程：除參與學生在企業(yè)實訓(xùn)期間的指導(dǎo)工作外，企業(yè)導(dǎo)師還參與學生培養(yǎng)方案的制定、教學計劃的編制、部分校內(nèi)課程的講授以及畢業(yè)答辯等過程。

以礦業(yè)工程、安全科學與工程主干學科，主要課程為：流體力學與流體機械、工程力學、工程熱力學、傳熱學、物理化學、安全系統(tǒng)工程、煤礦地質(zhì)學、采礦學、礦井通風學、煤礦安全管理、礦山安全法規(guī)、安全經(jīng)濟學等。特色課程為：礦井通風學、礦井瓦斯災(zāi)害防治工程實踐、礦井火災(zāi)防治工程實踐、礦井安全新技術(shù)講座。

主要實踐性環(huán)節(jié)：礦井開拓開采工程實訓(xùn)、礦山地質(zhì)工程實訓(xùn)、礦井通風系統(tǒng)測控工程實訓(xùn)、礦井災(zāi)害防治工程實訓(xùn)、礦井災(zāi)害應(yīng)急救援工程實訓(xùn)、礦井開拓開采與通風安全綜合設(shè)計等。

學生至少應(yīng)修滿200學分，其中理論課程151學分，實踐環(huán)節(jié)4分（含素質(zhì)拓展環(huán)節(jié)4學分）。標準學制為四年，學分修滿后授予工學學士。

五、結(jié)論

通過優(yōu)化安全科學技術(shù)專業(yè)課程體系，凝練基礎(chǔ)理論課教學內(nèi)容，更新專業(yè)核心課程的內(nèi)容，突出專業(yè)課新知識和實踐教學環(huán)節(jié)、新技術(shù)；改革現(xiàn)有選修課的設(shè)置提高學生的科技創(chuàng)新能力，構(gòu)建既實用又可靈活銜接的專業(yè)課程體系，帶動專業(yè)整體教學質(zhì)量的提高。形成安全科學技術(shù)專業(yè)人才“基礎(chǔ)實、知識面寬、能力強”素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強的鮮明特色。

參考文獻：

[1] 竇培謙，胡廣霞.安全工程專業(yè)實驗課程體系設(shè)置研究[J].中國安全科學學報，2008，（6）：51-54.

[2] 宋守信，楊書宏，傅貴，等.安全工程本科教育專業(yè)認證的方法與實踐[J].中國安全科學報，2008，（8）：50-57.

[3] 袁昌明，謝正文.安全工程高等教育人才培養(yǎng)模式的探討[J].安全與環(huán)境學報，2006，（6增刊）：35-37.

[4] 田震，馬小明.安全工程專業(yè)本科生多樣性人才培養(yǎng)[J].安全與環(huán)境學報，2006，（6增刊）：17-19.

篇3

關(guān)鍵字：膨脹性軟巖、鋼管支架、現(xiàn)場監(jiān)測

Abstract: based on the Nao mine shafts mudstone chagan's section of the soft rock tunnel geological conditions, through the indoor experiment to soft rock surrounding rock mechanical performance testing and mineral composition analysis, and combined with the slope of roadway deformation characteristics for shale, design the steel pipe support support scheme, among them, the shallow tunnel supporting and elliptic arch circular cross section, steel pipe support main body steel tube choose Φ 194 x 10 seamless steel pipe, steel tube filling materials in solid sex, auxiliary metal nets support and shotcrete layer support. Through the field construction site monitoring and analysis, we can conclude that the retaining easy construction scheme, and the ability to maintain the Lord slope mudstone period of soft rock tunnel the stability of surrounding rock.

Key word: pa soft rock, steel pipe support, monitoring

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

目前國內(nèi)外對于軟巖巷道采取要“先柔后剛、先挖后讓、柔讓適度、穩(wěn)定支護”,由此發(fā)展了錨噴網(wǎng)技術(shù)、錨噴網(wǎng)架支護技術(shù)等聯(lián)合支護技術(shù)[1-5]，但是由于圍巖壓力較大，巷道自承能力較差，錨固支護效果較差，而普通金屬架支護承載能力較差，且支護成本相對較高，受到支護成本和支護材料的限制，軟巖巷道支護困難。隨著鋼管支架支護技術(shù)逐步成熟，逐步應(yīng)用深井軟巖巷道的支護中，聯(lián)合其他支護方式，維持巷道圍巖的穩(wěn)定，為深井軟巖巷道支護提供一種新的支護方式[6-7]。

本文結(jié)合查干淖爾礦主斜井泥巖段膨脹性軟巖巷道的地質(zhì)條件和巷道變形特點，采用高強度鋼管支架支護方案,極大提高巷道徑向支護反力,提高巷道圍巖的承載能力，現(xiàn)場監(jiān)測及觀感質(zhì)量表明，鋼管支架支護方案能夠維持巷道圍巖的穩(wěn)定。

1、工程概況

1.1主斜井工程地質(zhì)條件

主斜井段鋼管支架支護段處于35層泥巖中，如圖1所示，圍巖巖性主要以泥巖、砂質(zhì)泥巖等軟巖類巖石為主，含水率為10%~20%，多為泥質(zhì)膠結(jié)，呈層狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖體各向異性，穩(wěn)定性差，承載力小，如表1所示。

圖1主斜井圍巖巖層柱狀圖

Fig.1 Geology columnar section of mine main inclined shaft

表1 泥巖力學參數(shù)

Table 1 The mechanics parameters of the mudstone

強度測試 抗壓強度/(MPa) 抗拉強度/(MPa) 粘聚力/ (MPa) 內(nèi)摩擦角/(°)

泥巖 0.12～5.12 0.06～0.39 0.24～0.39 25.16°～29.01°

1.2主斜井圍巖礦物成分分析

經(jīng)礦物成分測試分析，泥巖中具有膨脹性的粘土礦物含量為60.6%，圍巖的礦物成分如表2所示。在粘土的礦物成分中，蒙脫石含量占82%，如表3所示，所以泥巖的吸水膨脹性能很強。

表2 泥巖礦物成分

Table 2 Mudstone mineral composition

礦物成分名稱 石英 鉀長石 斜長石 粘土礦物 其他成分

含量(%) 32.7 1.0 5.7 60.6 0

表3 泥巖粘土礦物成分

Table 3 Clay mineral composition of mudstone

粘土礦物成分名稱 蒙脫石 伊利石 高嶺石 其他成分

含量(%) 82 10 8 0

由于主斜井泥巖段圍巖強度極低，遇水易軟化，且膨脹性強，所以巷道開挖后馬上噴射混凝土，以保持圍巖內(nèi)軟巖成分的穩(wěn)定，并盡快施加高強度支護，減少巷道變形對圍巖強度及軟巖膨脹作用的影響。

2 原支護方案及巷道變形特點

2.1主斜井泥巖段原支護方案

主斜井進入泥巖段施工后已采取以下支護措施：(1)巷道支護采用錨噴網(wǎng)+16#對工字鋼棚支護；(2)噴射混凝土厚度為650mm：(3)支架后預(yù)留變形量，鋪設(shè)140mm泡沫板；(4)在柱腳打1米深軌道蹶子，加固柱腳，防止柱腳變形等。

2.2 巷道變形破壞特點

當施工到327m時，巷道突然來壓，泥巖段巷道變形嚴重，到目前為止，從275～327m巷道支架出現(xiàn)支架扭曲和腿斷梁折的情況，部分區(qū)域頂板變形量達到1.5m，兩幫收縮量也達到1m，支架變形情況如圖2所示。主斜井泥巖段在兩個月內(nèi)采用16#工字鋼和U36型鋼支架返修次數(shù)高達3次，不僅大大的增加了工程量，耗費了大量的人力物力，也大大的耽誤了工程進度，導(dǎo)致礦井不能及時貫通，給煤礦安全帶來嚴重的問題。

(a)頂板下沉 (b)兩幫移近

圖2 主斜井泥巖段巷道變形圖

Fig.2 The roadway deformation of mine main inclined shaft mudstone rock zone

軟巖巷道變形特點：

(1)巷道收斂量大，往往超過巷道變形10%，巷道縮頸非常嚴重，有時甚至將整個巷道封閉；

(2)巷道收斂速度高，初期收斂速度高達每天幾十毫米，這種高速收斂可以持續(xù)10天以上；

(3)巷道收斂持續(xù)時間長，一般都要持續(xù)幾個月，有的甚至數(shù)年，圍巖變形破壞具有很強的時效性；

(4)圍巖破壞方式除有頂板垮落外，還有兩幫內(nèi)鼓。

3鋼管支架支護方案設(shè)計

3.1軟巖巷道支護原理

(1)優(yōu)選巷道層位

巷道穩(wěn)定性主要取決于圍巖強度、地應(yīng)力大小和支護強度。煤系地層巖性差異較大，巷道應(yīng)盡可能布置在堅硬巖層中，這樣才能獲得事半功倍的支護效果，以較小的支護成本，獲得最佳的支護效果。

(2)優(yōu)化巷道斷面形狀

應(yīng)該根據(jù)區(qū)域地應(yīng)力分布特征，優(yōu)化巷道斷面形狀，使巷道圍巖具有良好的應(yīng)力狀態(tài)。

(3)適度讓壓

軟巖巷道變形較大，要做到不許巷道變形則需要較大的支護反力和支護成本。在保證巷道穩(wěn)定的前提下，適度讓壓即給定巷道一定的允許變形值，是最為經(jīng)濟合理的支護策略。

(4)強化支護

軟巖巷道圍巖自身承載能力低，要保持巷道穩(wěn)定需要較大的支護反力。所以，必須在適度讓壓的基礎(chǔ)上，加大支護反力，提高支護體的整體強度，才能控制軟巖巷道的穩(wěn)定性。

(5)全斷面封閉支護

軟巖巷道屬于“四面來壓”，即頂板、兩幫和底板同時變形。如果不進行底板支護，會產(chǎn)生較大的底鼓變形，進而因底鼓導(dǎo)致巷道整體失穩(wěn)。因此，軟巖巷道只有采取全斷面封閉支護，才能有效地控制巷道穩(wěn)定性。

(6)提高圍巖的自承能力

巷道圍巖不僅具有一定的自承力，而且還是一種天然的承載構(gòu)件。保護圍巖原始結(jié)構(gòu)的完整性，適時對圍巖予以補強，提高圍巖的整體強度，發(fā)揮圍巖的自身承載力，防止圍巖塑性區(qū)域的無限制擴大，能取得最佳支護效果。

3.2 鋼管支架設(shè)計

巷道斷面尺寸為凈寬5000mm，凈高3900mm。由于巷道圍巖頂板和兩幫變形均較大，同時結(jié)合現(xiàn)場條件，經(jīng)過技術(shù)性能比較后，選用“淺底拱圓形”和“橢圓形”的斷面形狀：

(1)淺底拱圓形支架

巷道斷面采用馬蹄形斷面，支架分為四節(jié)，采用套管連接，支架上部采用約四分之三的圓形，下部采用一段反底拱。上部四分之三圓曲率半徑為2950mm，底拱段曲率半徑為4500mm。支架結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要用于在主斜井泥巖段四周均勻變形的區(qū)域。

圖3淺底拱圓形支架

Fig.3 Shallow bottom arch circular STCC support

(2)橢圓形支架

巷道斷面采用橢圓形斷面，支架分為四節(jié)，采用套管連接，調(diào)整弧度、減小兩幫段曲率半徑；兩幫段鋼管內(nèi)側(cè)焊接Φ38圓鋼進行加強，如圖4所示，主要用于巷道兩幫變形較嚴重的區(qū)域。

圖4 橢圓形支架

Fig.4 Oval STCC support

3.3 金屬網(wǎng)及噴層支護

金屬網(wǎng)包括鋼板網(wǎng)和強力抗拉網(wǎng)，為防止巷道破碎圍巖的小塊碎矸石漏過強力抗拉網(wǎng)，必須在強力抗拉網(wǎng)內(nèi)側(cè)加一層鋼板網(wǎng)，使整個斷面達到均勻受力的效果。鋼板網(wǎng)的規(guī)格為長×寬=1.5m×0.7m，鋼板網(wǎng)厚度為3mm。

為解決巷道圍巖泥巖變形大向外擠出的問題，設(shè)計采用“強力抗拉網(wǎng)”作為支架后側(cè)的第一層“背網(wǎng)”。并在強力抗拉網(wǎng)后加第二層背板。強力抗拉網(wǎng)的橫向抗拉鋼筋為Φ18mm，縱向連接筋Φ8mm，網(wǎng)片連桿鋼筋Φ20mm。

4 巷道施工及現(xiàn)場監(jiān)測分析

4.1巷道施工過程

巷道支護工藝流程：①開挖巷道斷面 ②巷道噴漿50mm，封閉圍巖 ③安裝空鋼管支架、強力抗拉網(wǎng)背板和鋼板網(wǎng) ④鋼管支架灌注混凝土 ⑤復(fù)噴混凝土噴層至300mm并掛金屬網(wǎng)，如圖5所示。

圖5 鋼管支架+金屬網(wǎng)+混凝土噴層支護巷道

Fig.5 STCC supports+metal mesh + concrete sprayed layer supporting roadway

4.2巷道圍巖表面位移監(jiān)測

（1）監(jiān)測方案設(shè)計

觀測內(nèi)容包括頂?shù)装逑鄬σ平?、兩幫相對移近。根?jù)測量結(jié)果，可以分析主斜井周邊圍巖相對位移變化速度、變化量，從而判斷支護效果和圍巖的穩(wěn)定狀況，為完善支護參數(shù)提供依據(jù)。

（2）監(jiān)測結(jié)果分析

通過對主斜井286m、296m、306m三處的淺低拱圓形斷面巷道進行三個月的巷道表面收斂監(jiān)測，如圖8所示。

(a)巷道頂?shù)装逯行?b)巷道兩幫中心

圖7 巷道表面相對位移監(jiān)測曲線

Fig.7 Relative displacement monitoring curve of roadway surface

由于鋼管支架支護和厚噴層支護初期還沒有發(fā)揮作用，巷道壁初期變形速度較快，頂?shù)装遄冃嗡俾逝c巷道兩幫變形速率較為接近。接近一周后高強度支護作用開始顯現(xiàn)出來，巷道表面位移的速率明顯降低, 最終巷道相對位移量趨于穩(wěn)定，如圖8所示。由于鋼管支架從主斜井281m處開始使用，之前為襯砌支護，所以離交接處最近的286m監(jiān)測點變形量最大，頂?shù)装逑鄬ξ灰屏繛?15mm，而兩幫相對位移量為100mm，均滿足巷道圍巖穩(wěn)定的要求。并且鋼管支架支架整體完好，沒有明顯受損。

所以，鋼管支架支護方案明顯好于原支護方案，維持了主斜井泥巖段巷道圍巖的穩(wěn)定。

5、結(jié)論

根據(jù)查干淖爾礦主斜井泥巖段的地質(zhì)條件和軟巖巷道變形特點，設(shè)計了鋼管支架支護方案，并在現(xiàn)場應(yīng)用，維持了軟巖巷道圍巖的穩(wěn)定。主要研究成果如下：

(1)查干淖爾礦主斜井段進入35層泥巖中，巷道圍巖以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，巷道圍巖中具有膨脹性的粘土礦物含量為60.6%，其中蒙脫石含量占49.7%，巖石吸水膨脹性能很強。巷道圍巖的力學性質(zhì)偏低，圍巖變形大，巷道收斂持續(xù)時間長，圍巖破壞方式除有頂板垮落外，還有兩幫內(nèi)鼓，巷道支護困難。

(2)設(shè)計鋼管支架支護方案，采用淺底拱圓形和橢圓形巷道支護斷面，其中鋼管支架主體鋼管選用Φ194×10無縫鋼管，灌注混凝土為具有微膨脹性的C40鋼纖維混凝土。金屬網(wǎng)支護包括鋼板網(wǎng)和強力抗拉網(wǎng)，混凝土初噴厚度為50mm，復(fù)噴厚度為250mm。

(3)在查干淖爾礦主斜井巷道先安裝空鋼管支架，之后灌注混凝土和噴射混凝土噴層，完成巷道支護，巷道施工安排合理，工人勞動強度低，有利于現(xiàn)場施工。通過巷道監(jiān)測可知，鋼管混凝土支護方案能夠維持主斜井泥巖段軟巖巷道圍巖的穩(wěn)定。

參考文獻：

[1]何滿潮,景海河,孫曉明.軟巖工程力學〔M〕.北京:科學出版社, 2002.

[2]徐軍林,黃長國.軟巖巷道的幾種支護方式[J].中國礦山工程, 2007.36(1):27-32.

[3]張延偉,品,張延航等。柳海礦軟巖巷道支護技術(shù)[J].煤礦安全.2005-05:43-45.

[4]周野,梁冰,李剛.紅廟煤礦軟巖巷道控制技術(shù)研究[J].煤礦開采.2008.13(4):47-49.