李保恩 王兆其 包良成 李殿寶

摘要:文中主頁(yè)闡述了深部(360m左右) 大斷面巷道應(yīng)用一次支護(hù)為錨網(wǎng)噴支護(hù),二次支護(hù)為錨網(wǎng)帶噴+錨索聯(lián)合支護(hù)的設(shè)計(jì)、施工工藝、質(zhì)量保證措施等,事實(shí)證明該支護(hù)方式的選擇是正確的。

關(guān)鍵詞:深部巷道大斷面施工

引言

我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量大部分埋藏在深部,埋深大于600m和1000m 的儲(chǔ)量分別占到73.19 % 和53.17 %。而隨著開(kāi)采深度的加大,巷道周邊圍巖應(yīng)力呈近似線性關(guān)系的增長(zhǎng),巷道圍巖變形少則幾百毫米,多達(dá)1.0~2.0 m。巷道在服務(wù)期間需要進(jìn)行不斷的維護(hù)與返修,特別是它們的兩類(lèi)或三類(lèi)的復(fù)合型,問(wèn)題更為突出。嚴(yán)重時(shí),在巷道掘進(jìn)或使用期間將會(huì)在巷道中引發(fā)煤與瓦斯突出,甚至巖爆等動(dòng)力災(zāi)害,嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)。在深部巷道中使用高強(qiáng)度錨桿支護(hù)技術(shù),高強(qiáng)度全長(zhǎng)錨桿通過(guò)徑向和切向錨固力的作用,對(duì)圍巖施加圍壓,將圍巖由單向、雙向受力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為雙向、三向受力狀態(tài),提高圍巖的穩(wěn)定性。錨桿貫穿圍巖中的弱面,切向錨固力改善了圍巖的力學(xué)性質(zhì),進(jìn)而有效地控制巷道變形。

1、深部巷道支護(hù)的要求

(1)巷道采用支護(hù)方式的選擇依據(jù),都建立在圍巖的所受應(yīng)力大小和支護(hù)后的變形量。選擇合理的支護(hù)方式,必須考慮利用遠(yuǎn)端巖石的相對(duì)穩(wěn)定性,控制失穩(wěn)的巖石。

(2)適當(dāng)控制圍巖變形,允許巷道的收縮空間,但不能讓巷道變形量過(guò)大,造成巷道斷面壓縮,不能滿(mǎn)足使用要求。

(3)為了減小對(duì)圍巖的震動(dòng)和破壞,維持巖體相對(duì)穩(wěn)定,如用炮掘,必須實(shí)行光面爆破。

2、深部巷道支護(hù)實(shí)例分析

2.1工程基本情況概述

山東新查莊礦業(yè)公司-550泵房施工,設(shè)計(jì)采用直墻半圓拱斷面,巷道斷面24.4m2;凈寬×凈高=4.6m×5.8m.

巷道范圍地質(zhì)情況:-550泵房埋深在630m左右,巷道層位在六層煤和7層煤之間的巖石中,巷道頂板為約5.0m厚的粉細(xì)砂巖互層,再上部為約3.5m厚的粗粉砂巖。

2.2支護(hù)方式確定

由于該巷斷面大,服務(wù)年限長(zhǎng),正確選擇它的支護(hù)方式,就保證了它將來(lái)的安全使用,根據(jù)巷道支護(hù)的分析和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,巷道設(shè)計(jì)采用二次支護(hù)的方式,一次支護(hù)為錨網(wǎng)噴支護(hù),二次支護(hù)為錨網(wǎng)帶噴+錨索聯(lián)合支護(hù)。

2.3巷道支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)

一次支護(hù):錨桿用L×Φ=2200×18mm的等強(qiáng)螺紋鋼錨桿,間距×排拒=800×800mm,用K2535樹(shù)脂錨固劑,網(wǎng)片用Φ=6.5mm的鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格為100×100mm, 噴射混凝土厚度為150mm;

二次支護(hù):錨桿用L×Φ=2200×18mm的等強(qiáng)螺紋鋼錨桿,間距×排拒=800×800mm,與一次支護(hù)的錨桿交錯(cuò)布置,用K2535樹(shù)脂錨固劑,網(wǎng)片用Φ=6.5mm的鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格為100×100mm,鋼筋網(wǎng)外加壓M型鋼帶,并打設(shè)錨索,錨索材料采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線:L×Φ=6000×15.24mm,極限破斷力260 kN。每排打設(shè)5根,間距×排拒=1500×3000mm,錨固力大于260kN;錨固長(zhǎng)度1.8～2.0 m;采用樹(shù)脂錨固劑,每孔安裝1根K2330型快速錨固劑,3根Z2355型中速錨固劑;按照錨索設(shè)計(jì)要求,錨索預(yù)緊力應(yīng)不小于屈服載荷的60%,故錨索預(yù)緊力設(shè)計(jì)為100～120kN;噴射混凝土厚度為150mm。

3、工藝流程

一次支護(hù)采用一掘一錨噴,掘進(jìn)采用光面爆破,即全斷面一次爆破,采用“三八”作業(yè)制,每一小班一個(gè)作業(yè)循環(huán),循環(huán)進(jìn)度1.4m。

第一次支護(hù)好后,立即在巷道布置監(jiān)測(cè)點(diǎn),對(duì)巷道的變形情況進(jìn)行觀測(cè),讓巷道所受的壓力釋放,減輕二次支護(hù)所受承載力。監(jiān)測(cè)的目的是確定二次支護(hù)的時(shí)間。等到壓力釋放后,進(jìn)行二次支護(hù)。

3.1錨桿施工

鉆孔

(1)鉆孔前,根據(jù)設(shè)計(jì)要求和巖層條件,定出孔位,做出標(biāo)記。

(2) 作業(yè)面場(chǎng)地要平坦、堅(jiān)實(shí)、場(chǎng)地寬度大于4m。

(3) 鉆機(jī)就位后,應(yīng)保持平穩(wěn),導(dǎo)桿或立軸與鉆桿傾角一致,并在同一軸線上。

(4) 鉆進(jìn)用的鉆具,可采用地質(zhì)部門(mén)使用的普通巖芯鉆探的鉆頭和管材系列。鉆孔設(shè)備可根據(jù)巷道的地質(zhì)條件選擇專(zhuān)門(mén)錨桿鉆機(jī)或地質(zhì)鉆機(jī)。

(5) 在鉆進(jìn)過(guò)程中,應(yīng)精心操作,精神集中,合理掌握鉆進(jìn)參數(shù),合理掌握鉆進(jìn)速度,防止埋鉆、卡鉆等各種孔內(nèi)事故。一旦發(fā)生孔內(nèi)事故,應(yīng)爭(zhēng)取一切時(shí)間盡快處理,并備齊必要的事故處理工具。

錨桿桿體的組裝與安放

(1) 按設(shè)計(jì)要求制作錨桿,為使錨桿處于鉆孔中心,在錨桿桿件上安設(shè)定中架或隔離架。

(3) 安放錨桿桿體時(shí),應(yīng)防止桿體扭曲、壓彎;桿體放入角度與鉆孔傾角保持一致,安好后使桿體始終處于鉆孔中心。

(4) 若發(fā)現(xiàn)孔壁坍塌,應(yīng)重新透孔、清孔,直至能順利送入錨桿為止,并用K2535樹(shù)脂錨固劑錨固。

張拉與鎖定

(1) 按設(shè)計(jì)和工藝要求安裝好鋼帶和托盤(pán),并保證各段平直,鋼帶與擋墻之間的空隙要緊貼密實(shí)。

(2) 錨桿張拉前至少先施加一級(jí)荷載(即1/10的錨拉力),使各部緊固伏貼和桿體完全平直,保證張拉數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

3.2錨索施工工藝

錨索鉆孔采用組合鉆桿配Φ27 mm 雙翼鉆頭,用MQT - 100型風(fēng)動(dòng)單體錨桿鉆機(jī)濕式打眼,鉆至設(shè)計(jì)孔深。安裝樹(shù)脂藥卷時(shí)先裝入1 支K2330 型快速樹(shù)脂藥卷,再裝入3根Z2355型中速樹(shù)脂藥卷,然后用錨索將樹(shù)脂藥卷推至孔底。錨索下端接專(zhuān)用攪拌器與MQT -110型鉆機(jī)相連,開(kāi)機(jī)攪拌,先慢后快,待錨索插入孔底后,快速旋轉(zhuǎn)攪拌30～45 s。停止攪拌后,等待1～2 min,移開(kāi)錨桿機(jī),卸下攪拌器,但不得出現(xiàn)索體下滑現(xiàn)象。錨索攪拌結(jié)束30min后,用張拉千斤頂張拉錨索,初次預(yù)緊力不大于5kN;全部錨索安裝完畢后,再將錨索預(yù)緊力張拉到不少于100 kN。

另外,根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)和噴射混凝土的施工。

3.3質(zhì)量保證措施

①為了減少對(duì)圍巖的破壞,使得錨網(wǎng)噴支護(hù)發(fā)揮最佳效果,必須采用光面爆破。②必須一掘一錨噴,支護(hù)緊跟迎頭。③必須設(shè)好巷道監(jiān)測(cè)點(diǎn),觀察煤層巷道所受壓力釋放情況。

3.4注意事項(xiàng)

要提高巷道成形質(zhì)量,首先最大限度地減輕爆破時(shí)圍巖的松動(dòng)破壞,減輕支護(hù)工作難度。作業(yè)規(guī)程中要求周邊眼距250 mm ,要求縮短圍巖暴露時(shí)時(shí)間,爆破后用人工刷大斷面,掌握好光面控制爆破既能控制好巷道周邊輪廓,又能控制圍巖松動(dòng)范圍,從而煤層或者表面巖石充分發(fā)揮圍巖自身自承能力,改善支桿受力狀態(tài),提高支護(hù)效果。

(2) 由于受?chē)鷰r穩(wěn)定的限制和采用中深孔爆破煤層循環(huán)進(jìn)度過(guò)大,極易產(chǎn)生片幫、抽冒頂現(xiàn)象,難以實(shí)煤層施聯(lián)合支護(hù),而且鋼筋網(wǎng)規(guī)格要滿(mǎn)足整個(gè)循環(huán)作業(yè),煤層及時(shí)錨噴支護(hù)工作面,循環(huán)進(jìn)度定為1.4 m。

4、總結(jié)

采用二次支護(hù)后,巷道抗壓能力明顯加強(qiáng);同采用其他支護(hù)方式相對(duì)比,不需要后期維修,減少了維修量;巷道支護(hù)穩(wěn)定,頂板沒(méi)有開(kāi)裂的現(xiàn)象,提高了安全性確保巷道的服務(wù)年限。現(xiàn)在該巷道已經(jīng)施工過(guò)了兩年多,沒(méi)有出現(xiàn)斷面明顯的縮小和變形。

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