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        松軟巖層中光爆錨噴支護(hù)的應(yīng)用研究

        2011-04-01 04:45:49張志遠(yuǎn)
        采礦技術(shù) 2011年3期
        關(guān)鍵詞:錨桿圍巖變形

        張志遠(yuǎn)

        (黑龍江龍煤集團(tuán)雙鴨山分公司雙陽煤礦, 黑龍江雙鴨山市 155137)

        松軟巖層中光爆錨噴支護(hù)的應(yīng)用研究

        張志遠(yuǎn)

        (黑龍江龍煤集團(tuán)雙鴨山分公司雙陽煤礦, 黑龍江雙鴨山市 155137)

        通過對松軟巖層中光爆錨噴支護(hù)作用機(jī)理的分析,提出采用光爆錨噴支護(hù)技術(shù)對軟巖巷道進(jìn)行支護(hù),控制了巷道的變形和底膨,解決了巷道支護(hù)的難題。

        松軟巖層;光爆錨噴;巷道支護(hù)

        光面爆破的巷道穩(wěn)定性和不規(guī)則的普通炮掘有著明顯的區(qū)別,在松軟巖層中實(shí)施光面爆破能夠積極保護(hù)圍巖的強(qiáng)度和整體性,提高圍巖的穩(wěn)定性。雙陽煤礦的實(shí)踐證明,軟巖中光爆,二圈眼也要輪尺定位并預(yù)留光面層,以提高光面爆破的效果。

        1 斷面形狀的選擇

        為抵抗圍巖的變形壓力,發(fā)揮圍巖承載作用和錨噴支護(hù)的抗壓能力,雙陽礦開挖巷道實(shí)踐表明,由于側(cè)壓較大,直墻半圓拱、直墻和噴層將受到彎曲作用,在拉應(yīng)力作用下墻部首先移動,而后起拱線和肩窩部位受剪切破壞后導(dǎo)致拱頂開裂,因此松軟巖層特別是側(cè)壓大、底鼓嚴(yán)重的巷道,斷面形狀應(yīng)采用圓形、橢圓形及馬蹄形斷面為好。

        2 錨噴支護(hù)參數(shù)

        松軟巖層錨噴支護(hù)應(yīng)以錨為主,以噴為輔,而且要求做到先臨噴(封閉)后錨(加固)后復(fù)噴,并錨噴緊跟迎頭的作業(yè)方式,將錨噴結(jié)合成一支護(hù)整體。

        (1)在松軟巖體中,不但圍巖對支架產(chǎn)生較大的變形壓力,且當(dāng)巷道高度大于寬度時(shí),往往兩幫的變形壓力表現(xiàn)的更突出。因此,錨桿不僅要錨護(hù)頂板,更不可忽視兩幫及基腳。在軟弱圍巖中,為了提高錨桿的錨固力,只靠端頭錨固是不夠的,應(yīng)配注砂漿,注滿注實(shí),提高圍巖的自身強(qiáng)度,以有效的控制松散區(qū)的擴(kuò)散。從雙陽礦實(shí)踐來看,錨桿長度應(yīng)取1.8~2.2 m 為宜,一般巷道斷面差異不大,可近似取巷寬的1/2。在特殊工程條件和大峒室交岔點(diǎn),應(yīng)適當(dāng)加長錨桿(3.0~5.0 m),其間排距應(yīng)盡量縮小,一般為500~700 cm。錨桿的角度在軟巖中尤為重要,不僅從巖面上能保證與巖石盡量垂直,且錨桿安裝在巖體里的角度也要一樣垂直,解決上述幾個(gè)問題錨桿才能更有效的發(fā)揮作用。

        (2)根據(jù)變形壓力與支護(hù)剛度間的關(guān)系,為使軟弱巖體中的錨噴支護(hù)具有一定柔性,噴混凝土應(yīng)分次進(jìn)行,不宜一次噴夠全厚。第一次初噴30~50 mm,使噴上的混凝土薄殼結(jié)構(gòu)具有一定的柔性,以適應(yīng)圍巖一定位移;第二次噴射經(jīng)驗(yàn)為間隔10~15 d,其厚度均為100~150 mm,松軟膨脹,構(gòu)造帶巖體不宜噴素混凝土,應(yīng)采用盤網(wǎng)與噴混凝土錨索聯(lián)合支護(hù)。

        3 錨噴支護(hù)

        由于松軟膨脹性巖層具有吸水膨脹、風(fēng)化、松解、降低強(qiáng)度等特點(diǎn),因此在施工中如何保持巖面的自然含水率和自然強(qiáng)度是很重要的,最有效的辦法是巷道掘進(jìn)后立即支護(hù)。

        松軟圍巖巖體的內(nèi)聚力很小,巷道允許短時(shí)間臨空的長度是極其有限的。從掘進(jìn)到臨時(shí)支架,到拆除、立模、扎筋、澆灌,再到壁后充填需幾天才能完成,巖石揭露受風(fēng)化、潮解等因素影響,常因支護(hù)遲緩影響而發(fā)生巖石松動或塌落,而掘進(jìn)后立即進(jìn)行錨噴支護(hù)能抑制圍巖的松動變形,改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)。這可以從摩爾圓理論來說明,噴混凝土封閉圍巖,充填裂隙與圍巖緊密結(jié)合,在圍巖應(yīng)力還末重新分布的條件下,即提高了巖體的黏聚力與內(nèi)摩擦角,使全路線上移同時(shí)噴混凝土對圍巖產(chǎn)生徑向抗力,且在錨桿作用下逐漸增大,使摩爾圓右移,這就保證了圍巖的穩(wěn)定,也是優(yōu)于其它支護(hù)的特點(diǎn)。

        徑向抗力的增大充分體現(xiàn)了錨噴支護(hù)提高圍巖的自承能力,無數(shù)工程實(shí)踐證明了錨噴支護(hù)的及時(shí)性是很重要的。雙陽風(fēng)井相鄰平行兩巷施工,一條巷道錨噴及時(shí),支護(hù)巷道良好,掘進(jìn)速度快,而另一條巷道只錨拱頂部分錨桿,兩肩以下只噴薄層混凝土,時(shí)間拖長,造成兩側(cè)來壓、疏動、幫部脫落、頂板下沉以至冒落,冒落高達(dá)5 m造成很大損失。

        4 底板支護(hù)

        松軟圍巖具有很大的膨脹變形作用,盡管采取了不同參數(shù)不同形式的聯(lián)合支護(hù),但如果對底板不加任何約束,任其自由膨脹,同樣會引起錨噴支護(hù)的嚴(yán)重問題。從雙陽三采區(qū)車場過F5斷層一段,采用了長短錨桿、噴、錨、網(wǎng)聯(lián)合支護(hù),噴層厚度達(dá)150~200 mm。當(dāng)時(shí)檢查和觀測這巷道是合標(biāo)準(zhǔn)的,但由于未對底板做任何處理,臨時(shí)水溝水排不出去,故2月后顯現(xiàn)底鼓、兩幫位移,最大達(dá)150~300 mm,由底向上噴層開裂日益加劇,局部脫落,教訓(xùn)很深刻。

        由此可見,對于具有明顯底鼓膨脹性的巖體必須采取封閉結(jié)構(gòu),處理底鼓方法要與錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來,一是澆注鋼筋混凝土底拱,但此鋼筋必須與墻部鋼筋聯(lián)結(jié)成一整體;二是打地錨,噴10~20 mm混凝土封閉。

        松軟巖層錨噴支護(hù)除底板要及時(shí)處理外,也要及時(shí)排出工作面積水。

        5 結(jié)語

        在施工過程和施工后,采用不同的儀器、元件對圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)的狀況進(jìn)行觀測和檢查是非常重要的,內(nèi)容包括巷道位移、圍巖對各種支護(hù)的壓力顯現(xiàn),噴層受力、應(yīng)變,錨桿受力等,從而掌握松軟巖層在不同地質(zhì)和生產(chǎn)技術(shù)條件下,巷道礦山壓力顯現(xiàn)的基本規(guī)律,根據(jù)這些規(guī)律,選定巷道位置和合理的支護(hù)形式,以減少設(shè)計(jì)和施工的盲目性。

        [1] 柏建彪,王襄禹,賈明魁,等.深部軟巖巷道支護(hù)原理及應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào),2008,30(5):632 -635.

        [2] 李永友,李樹清.深部軟巖巷道錨注聯(lián)合支護(hù)圍巖承載機(jī)理分析[J].湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào),2008,23(1):10 -14.

        [3] 許松超,于泰鵬.煤礦巖巷錨噴支護(hù)技術(shù)改進(jìn)[J].中州煤炭,2010,(1).

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        [5] 鄭永學(xué).礦山巖體力學(xué)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1998.

        [6] 馬安禧,于綬章,周康年,等.材料力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,1997.

        [7] 張 農(nóng).巷道滯后注漿圍巖控制理論與實(shí)踐[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2004.

        2010-12-16)

        張志遠(yuǎn)(1975-),男,黑龍江雙鴨山人,工程師,一直從事采礦工程技術(shù)工作。

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