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深井軟巖巷道支護控制技術

來源:職稱閣分類:建筑論文 時間:2019-08-22 10:50熱度:

  隨著開采深度的增加,巷道承受的地應力相應增加,易發生變形破壞。對平煤八礦丁4 軌道巷復雜應力條件導致巷道變形破壞的機理作了分析,提出并采用了噴錨噴注噴+ 鋼絲繩聯合支護方案,有效控制了巷道變形破壞,取得預期效果。

深井軟巖巷道支護控制技術

  關鍵詞:深井;軟巖巷道;變形破壞;錨注支護

  1 工程概況

  隨著礦井開采深度的增加,受地應力、采動和高巖溶水壓等因素的影響,圍巖應力增加,圍巖有效荷載增大,以至于產生破斷形變,殘余構造應力相對較大,原巖力學性質,尤其是構造應力發生較大改變[1-3 ]。平煤八礦丁4 軌道巷、軌道車場區段內埋深 5 70~920 m。 巷道施工后,變形破壞嚴重,影響

  巷道安全使用。為此,在對軟巖破壞機理、錨注支護機理等分析研究的基礎上,對深部礦井復雜應力支護技術作了研究,以提高和改善圍巖力學性能,實現預期支護效果。丁5.6 煤層直接頂為砂質泥巖及細砂巖,含煤線,局部缺失;基本頂為中—粗粒砂巖;直接底為砂質泥巖;基本底為砂質泥巖及條帶細—中粒砂巖。 丁4 軌道巷原設計為直墻半圓拱形斷面,寬 3.8 m,高 3.4 m,穿層布置,上段位于煤層頂板內,下段位于煤層底板內,軌道區段內垂直應力為 1 3.6~22.1 MPa,屬于高地應力巷道。

  2 深部軟巖巷道變形破壞形式

  (1)頂板

  丁4 軌道巷是深部軟巖巷道,原采用錨網索噴支護后,套 U 型鋼棚。 圍巖應力較大,導致頂板變形量較大,在 0.5 ~ 1 m 之間,且變形速度較快,原有支護不再起作用,需要再次支護。平均每6 個月維修 1 次,嚴重影響安全生產。

  (2)兩幫

  巷道兩幫在采動影響下,變形量較大,最大收斂量在 0.5 ~ 1.5 m 之間。 兩幫變形劇烈處,存在錨桿被折斷、錨網扭曲拉斷現象。底板和頂板及兩幫變形量相比,頂底板移近量較小。但是軌道巷底板為應力釋放區,而且無支護,底鼓現象巷道局部位置同樣顯著。 巷道使用后期,頂底板移近量在 500 mm 左右,影響運輸安全。底鼓容易帶來兩幫移近量增加;長此以往,會加劇頂板下沉,縮短巷道使用周期。

  3 深部軟巖巷道變形破壞規律及錨注支護機理區域內圍巖單軸抗壓強度在 5 ~ 1 5 MPa 之間,為典型的深部軟巖巷道。受高地應力影響,圍巖強度進一步降低,巷道破壞變形量較大,主要表現在:丁4 軌道巷在較高的地應力作用下,圍巖。發生塑性變形及碎脹變形[8]巷道開挖后 穩定性較差 初期采用錨網噴支護后 圍巖發生流變出現頂板噴層開裂、局部鋼筋網被切斷等情況;同時受工作面超前采動影響,巷道底鼓、兩幫位移量較大。整體表現為巷道在短期內,變形量達到0.3~0.6 m;受采動影響后,變形進一步加劇,受時間因素及采動因素影響明顯。

  2道巷穿層布置,頂底板及兩幫所受影響顯著,底鼓使得兩幫穩定性降低。隨著時間的延長,流變產生的變形壓力使得錨桿、錨索被拉斷,支護失效;之后,破壞深度及范圍將會擴大,巷道周圍支護體系失穩,繼而引發臨近巷道破壞,導致。巷道反復維修[9 ]錨注支護是錨桿和注漿相結合的支護方式;通過注漿錨桿,將漿液注入圍巖裂隙中,使之成為一個整體,提高圍巖整體黏聚力和自身強度。錨注支護后,圍巖形成了良好的組合拱結構,使錨桿錨固力作用得到發揮充分,提高巷道穩定性。

  1漿液進入破碎圍巖后,錨桿和巖體形成一個穩定的結構,其黏聚力和彈性模量等參數出現不同程度的提高,從而使支護效果更佳。

  2注漿后,噴層壁被填充和壓實,有利于注漿層和噴漿層形成多層組合拱結構,降低圍巖表面荷載,提高支護結構整體強度。

  3錨索承受擾動載荷,減小應力集中破壞巷道的概率。

  4 深井巷道支護設計原則與其周邊巷道位置關系、采掘動壓影響、服務年限等差距較大時,在堅持一工程一設計的原則下,根據條件變化,進行工程分段設計。合理確定巷道間距。根據傳統經驗,巷道設計間距多選擇為 30 m。但根據現場實踐,深井巷道間距過小,會造成相互擾動,對支護破壞嚴重。試驗結果表明,深井巷道間掘進動壓影響超過 50 m,回采動壓影響超過 1 50 m。 因此,巷道布置時,應合理確定巷道間距。合理選擇巷道斷面形式,提高特殊位置支  護強度。 深井巷道支護設計應體現其個性化特點,避免片面性、盲目性和隨意性。巷道斷面設計時,應在保證使用空間的前提下,盡量降低墻高,以保證巷道受力狀況良好。同時,根據巷道受力特點,要提高煤巖交界處(或軟、硬巖層交界處)、肩窩、幫部及底角等應力集中區支護強度,強幫固底。

  堅持復合型支護,推廣“錨注一體化”工藝,保證巷道支護及時性。根據實踐,單純的錨網索支護難以滿足深井巷道支護要求,必須堅持二次支護或密集支護等復合型支護。 而“錨注一體化”能改善圍巖整體性,提高自承能力。同時,復合型支護工序間的銜接必須合理,使各支護盡快形成完整支護承載體,避免每一分層支護逐層破壞,導致支護失效。

  5 巷道支護方案與施工工藝要求丁4 軌道巷圍巖為破碎和軟弱巖體,且圍巖應力場復雜 因此巷道施工后 底鼓和兩幫位移較大,影響正常使用。為此,確定對巷道擴幫返修,返修后斷面仍然為直墻半圓拱形,寬 4.4 m,高3.6 m。同時在返修后,巷道圍巖中會出現一些新的裂隙,可提高圍巖可注性能,以便對圍巖注漿加固。

  5.1 支護方案

  考慮到丁4 軌道巷地壓大,其頂底板極易發生變形破壞,設計采用噴錨噴注噴+ 鋼絲繩聯合支22 mm護方案(以下簡稱錨注支護方案)。采用?×2 400 mm 超高強錨桿,排距 0.7 m;采用?2 1.8mm× 8 300 mm 高強錨索,排距1.4 m。

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文章名稱:深井軟巖巷道支護控制技術

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