亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        孤島工作面非等寬區(qū)段煤柱錨注加固技術(shù)應(yīng)用

        2023-01-09 07:05:20魏全德張立明王艷飛
        煤炭工程 2022年12期
        關(guān)鍵詞:孤島煤柱錨索

        周 賢,常 雁,魏全德,張立明,王艷飛,陳 洋

        (1.陜西華彬煤業(yè)股份有限公司下溝煤礦,陜西 彬州 713500;2.山東安科興業(yè)智能裝備有限公司,山東 濟南 250119;3.北京安科興業(yè)礦山安全技術(shù)研究院有限公司,北京 102200;4.北京安科興業(yè)科技股份有限公司,北京 102200;5.山東能源集團有限公司,山東 濟南 250014)

        近年來,隨著東部礦區(qū)淺部煤炭資源的逐漸枯竭,資源開采呈現(xiàn)出“老礦區(qū)加大深部開采力度,新礦區(qū)逐漸向西部轉(zhuǎn)移”的特征,必然將對礦井工程提出新的挑戰(zhàn),尤其是軟巖工程支護難的問題,國內(nèi)主流學(xué)術(shù)將軟巖工程破壞機理分為“軟巖水理作用機理”、“含結(jié)構(gòu)面軟巖非對稱大變形機理”、“深部軟巖巖爆機理”和“高溫、高濕環(huán)境引起深部巖體軟化大變形機理”等方面[1-8]。陜西華彬集團下溝煤礦所采4號煤為侏羅系煤層,工作面回采期間存在巷道圍巖破碎嚴(yán)重、變形速度快且變形大等問題。因此,相關(guān)研究人員提出了“錨網(wǎng)梁索噴非對稱耦合支護技術(shù)”[9]、“錨索桁架和錨桿網(wǎng)組合支護技術(shù)”[10]、“反底拱處置底板配合注漿加固技術(shù)”[11]、特厚煤層錨-梁-注綜合加固技術(shù)[12]、深部大斷面注漿加固技術(shù)[13]和動壓影響下巷道注漿加固技術(shù)[14,15]應(yīng)用于煤礦現(xiàn)場并取得了一定的效果。本文以ZF303孤島工作面運輸平巷為工程背景,通過現(xiàn)場試驗、理論分析提出了“錨注加固”技術(shù)并在現(xiàn)場進行試驗驗證。

        1 工程概況

        1.1 試驗地點地質(zhì)條件

        下溝煤礦ZF303孤島工作面運輸巷布置在侏羅系地層4號煤中,巷道埋深383~400m,煤層厚度為11.5m,煤層傾角為10°~31°,平均20°,屬于緩斜煤層。根據(jù)ZF303工作面放頂煤過程中現(xiàn)場實際觀察到煤層直接頂易隨著煤體一同垮落,所垮落的巖體在采場中遇水易膨脹,推斷直接頂巖層成分應(yīng)為蒙脫石、高嶺石等膨脹性礦物質(zhì),該礦物微觀電子易產(chǎn)生負(fù)電性,有較強的水分子吸附能力。ZF303工作面頂?shù)装鍘r性物理力學(xué)參數(shù)見表1。

        ZF303孤島工作面北部為ZF304工作面采空區(qū),南部為ZF302工作面采空區(qū),工作面周邊位置如圖1所示。由于ZF304工作面與ZF303工作面沿煤層走向非平行布置,導(dǎo)致工作面之間形成“西部寬、東部窄”的非等寬區(qū)段煤柱,寬度為21~85m。

        1.2 工作面運輸巷現(xiàn)場支護情況

        ZF303孤島工作面采用走向長壁后退式采煤方法,綜采放頂煤工藝。工作面運輸巷斷面形狀設(shè)計為“矩形”,巷道凈高度3.1m,凈寬度5.4m,采用“錨網(wǎng)索聯(lián)合支護”作為初期支護方式。

        1)錨桿支護。頂板和幫部均選用MSGL-335/22mm×2400mm型左旋螺紋鋼錨桿配合150mm×150mm×10mm的Q235型鋼托盤,采用MSK2335和MSZ2360型樹脂錨固劑實現(xiàn)加長錨固,設(shè)計扭矩200N·m;表面支護采用長度為5400mm的“W”型鋼帶;間排距為1000mm×800mm。

        表1 ZF303工作面頂?shù)装鍘r性物理力學(xué)參數(shù)

        圖1 ZF303工作面周邊位置

        2)錨索支護。頂板采用SKP21.8/1860型錨索,設(shè)計長度為7200mm,幫部不施工錨索。錨索張拉強度為2000~2500kN,間排距為1000mm×2000mm。

        1.3 工作面運輸巷圍巖松動圈探查

        ZF303孤島工作面回采期間,原初期支護方式明顯不能夠維持巷道穩(wěn)定。為探尋在原初期支護條件下圍巖破壞情況,采用CXK-7.4型礦用鉆孔成像儀對ZF303孤島工作面運輸巷頂板進行了圍巖松動圈探測,探測結(jié)果見表2。

        通過圍巖探測結(jié)果可知,ZF303孤島工作面運輸巷在初期支護條件下,圍巖淺部破碎嚴(yán)重,大體呈現(xiàn)出0~2m的范圍為一般破碎區(qū),2~4m范圍為裂隙發(fā)育區(qū)(塑性破壞區(qū)),3~10m為完整區(qū)的圍巖破壞規(guī)律。由此可見,原初期支護無法有效控制支護范圍內(nèi)圍巖完整性,支護參數(shù)選擇不盡合理,這也驗證了現(xiàn)場實際。

        表2 ZF303孤島工作面運輸巷圍巖松動圈探測結(jié)果

        值得注意的是,在探測過程中有兩次發(fā)現(xiàn)ZF303孤島工作面運輸巷10~11.5m范圍內(nèi)存在離層,由此可以判斷出ZF303孤島工作面回采期間離層的存在是導(dǎo)致頂板圍巖整體移近的主要原因。

        圖2 傳遞應(yīng)力計算模型

        1.4 “非等寬煤柱”力學(xué)失穩(wěn)機理分析

        文獻(xiàn)[16]研究表明,采場的基礎(chǔ)應(yīng)力主要是由重力和構(gòu)造應(yīng)力組成,而采場周邊上覆巖層結(jié)構(gòu)運動產(chǎn)生的應(yīng)力是導(dǎo)致區(qū)段煤柱失穩(wěn)的主要力源,在工作面推采至不同時期,力源是不同的。為研究力源的不同而對“非等寬煤柱”是否失穩(wěn)的影響,基于姜福興教授[17]提出的覆巖“載荷三帶”理論。建立工作面初次來壓和工作面“見方”期間的的傳遞應(yīng)力計算模型,如圖2所示。一般巖層運動理論認(rèn)為,采場開采后上覆巖層形成的破裂結(jié)構(gòu)高度為采場短邊的一半。ZF303工作面初次來壓期間僅覆巖結(jié)構(gòu)中的“即時加載帶”垮落,裂隙帶結(jié)構(gòu)僅發(fā)育了10~20m,直至推采至“見方”區(qū)域(150m)覆巖裂隙帶結(jié)構(gòu)達(dá)到最大值,更高位巖層開始運動,見方期間動力顯現(xiàn)強烈,作用在非等寬煤柱上的應(yīng)力較高。

        依據(jù)圖2(a)中模型,由力矩平衡方程可推導(dǎo)出應(yīng)力峰值公式(1):

        依據(jù)圖2(b)中模型,由力矩平衡方程可推導(dǎo)出應(yīng)力峰值公式(2):

        式中,M1、M2和M3分別為“即時加載帶”厚度、“延時加載帶”厚度和“靜載帶”厚度,m;α為巖層移動角,(°);L為工作面傾斜長度,m;q為采場上覆巖層自重應(yīng)力,MPa;γ為巖層容重,kN/m3。

        根據(jù)覆巖“載荷三帶”定義,ZF303孤島工作面“即時加載帶”厚度取115m,“延時加載帶”厚度為35m,“靜載帶”厚度為250m;巖層移動角α取72°;工作面傾斜長度L取150m;巖層容重γ取2500kN/m3。將參數(shù)帶入上述公式,分別計算得到ZF303孤島工作面初次來壓期間和“見方”期間的傳遞應(yīng)力峰值分別為8.41MPa和19.6MPa,疊加上覆巖層自重應(yīng)力q=γH得到傳遞后的應(yīng)力峰值分別為18.41MPa和29.6MPa。4號煤層的單軸抗壓強度為11.66MPa,ZF303孤島工作面初次來壓期間和“見方”期間的“非等寬煤柱”承載應(yīng)力比分別為1.58和2.54,由此結(jié)合推采方向可推斷ZF303孤島工作面推采至不同區(qū)域,“非等寬煤柱”應(yīng)力承載值不同,且煤柱尺寸在逐漸減小,承載能力降低是運輸巷產(chǎn)生的變形的重要原因。

        1.5 試驗地點存在的工程難題

        結(jié)合ZF303運輸巷原支護方案和圍巖鉆孔窺視結(jié)果,對支護存在的問題分析如下:

        1)ZF303工作面運輸巷沿煤層底板掘進,托頂煤,煤質(zhì)松軟,煤層與直接頂過渡段存在離層,說明目前所采用的錨索無法控制煤層與直接頂之間的“弱面”滑移現(xiàn)象。

        2)巷道圍巖表面破碎嚴(yán)重并且有繼續(xù)向深部拓展的趨勢,表明錨桿不能夠有效地提供“壓縮拱”力學(xué)結(jié)構(gòu),不能抑制破碎區(qū)拓展。

        3)對錨桿施加的“預(yù)緊力”偏低,無法有效地生成“壓縮拱”圍巖結(jié)構(gòu)。

        4)圍巖本身軟弱,承載能力有限,在較小的應(yīng)力作用下就容易發(fā)生“拉伸”破壞,表面支護強度不夠,“W”鋼帶和鋼帶護板易發(fā)生“形變”。

        基于上述分析,ZF303工作面運輸巷的支護關(guān)鍵點在于提高錨桿預(yù)緊力,增長錨索,提高圍巖自身承載能力。

        2 注漿加固方案設(shè)計

        2.1 注漿壓力設(shè)計

        巷道圍巖注漿壓力主要取決于圍巖的滲透性能和漿液性能,設(shè)計的滲透范圍等,注漿壓力高有利于漿液滲透,減少注漿孔等工程量,但有可能破壞圍巖的整體結(jié)構(gòu),造成漏漿。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗,巖體有明顯的裂隙,注漿壓力一般不超過2MPa,圍巖裂隙發(fā)育嚴(yán)重破碎時一般不超過1MPa,裂隙開度較小時可采用1~2MPa。如果巖性軟弱,應(yīng)控制注漿壓力不超過抗壓強度的1/10,以防產(chǎn)生劈裂面。

        下溝煤礦圍巖較為軟弱,圍巖0~2m的范圍內(nèi)為破碎區(qū),2~4m范圍內(nèi)存在大量裂隙,深部存在離層,因此設(shè)計淺部低壓注漿配合深部高壓注漿以實現(xiàn)圍巖穩(wěn)定控制。淺部圍巖破碎嚴(yán)重,為防止漏漿,要對巷道表面進行封堵,采用C20水泥對圍巖表面進行“薄噴”,厚度為20~50mm,淺部注漿壓力低于2MPa,深部注漿主要為填充深部離層,注漿壓力擬定為5MPa。

        2.2 注漿加固深度設(shè)計

        注漿加固深度主要取決于原支護強度、破裂巖體的固結(jié)效果。

        1)支護強度主要取決于穩(wěn)定巷道圍巖所要求的固結(jié)圈厚度。滯后注漿穩(wěn)定巷道圍巖主要是通過對淺部破裂區(qū)巖體的注漿固結(jié),促使其形成承載結(jié)構(gòu)。

        2)根據(jù)巷道圍巖的破壞特點及應(yīng)力狀態(tài)可分為三個區(qū):破碎區(qū),包括周邊松散及殘余階段巖體,此區(qū)可見宏觀裂隙;峰后強度區(qū),即塑性區(qū),圍巖處于極限平衡狀態(tài),已發(fā)生不同程度的塑性變形,裂隙張開度較小,不甚發(fā)育;彈性區(qū),圍巖完整性程度高。僅就注漿效果而言,注漿深度應(yīng)深入破碎區(qū)達(dá)到峰后強度區(qū)邊緣較合適,這樣可以保證破碎區(qū)圍巖的充分固結(jié)。

        根據(jù)圍巖窺探結(jié)果,采用?20mm×2000mm的注漿錨桿,孔深3000mm,采用“瑪麗散”溶液配備“麻繩”封孔。深部注漿采用?19.8mm×10000mm的中空注漿錨索,采用自帶“錐形”止?jié){塞進行封孔。

        2.3 注漿間排距設(shè)計

        采準(zhǔn)巷道一般是順層布置的,根據(jù)沉積巖的裂隙分布規(guī)律,在一般情況下必有一組主導(dǎo)裂隙的延伸方向與巷道軸線成銳角,因而巷道軸向的滲透性能常常是比較強的,注漿孔排距可以適當(dāng)加大。實測表明,巷道表層軸向滲透距離可以達(dá)到2.0~3.0m,設(shè)計注漿孔距應(yīng)使兩個注漿孔的滲透距離有一個交叉,可以取0.65~0.75的系數(shù),即注漿孔排距一般為1.2~2.2m。為施工和操作方便,注漿孔排距常常設(shè)計為錨噴支護錨桿排距或金屬支架中棚距的整數(shù)倍,一般處理為2~3倍。注漿孔間距除考慮裂隙的滲透性能外,還受巷道形狀,圍巖不同部位的破裂程度等因素影響,10m2左右的巷道全斷面注漿加固時一般需6~8個注漿孔。

        ZF303運輸巷圍巖較軟弱,圍巖滲透性較大,取系數(shù)為0.75,注漿孔排距設(shè)置2000mm,間距1000mm。

        2.4 重點加固部位設(shè)計

        巷道兩幫煤體強度一般都遠(yuǎn)低于頂?shù)装鍘r層,因而其破裂范圍遠(yuǎn)大于頂?shù)装鍘r石,在圍巖承載結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)為最弱的部位。ZF303孤島工作面運輸巷沿煤層底板托頂煤掘進,巷道兩幫煤體強度與頂板煤體強度一致,故在垂直應(yīng)力作用下破壞范圍趨于一致,但是考慮到上覆巖層的重力是通過兩幫傳遞到底板的,這樣兩幫的大范圍破壞必將導(dǎo)致底板彎曲變形顯著增加,可以認(rèn)為兩幫的穩(wěn)定性對圍巖的整體穩(wěn)定性影響最大,對支護作用也最敏感,如圖3所示。

        圖3 上覆巖層應(yīng)力傳遞

        煤巷多為矩形,幫角在開掘卸載后是應(yīng)力集中點,圍巖塑性區(qū)從兩幫開始發(fā)展,當(dāng)?shù)装鍘r層強度也很低時,塑性區(qū)從兩幫和底角開始,最終也以兩幫最大。加固幫角可直接提高其強度,同時有效地衰減該處圍巖的應(yīng)力集中度,避免幫角過早破壞而引起巷幫及底板的較大變形。

        ZF303運輸巷底板巖石中含有大量粘土礦物,遇水“泥化”且膨脹現(xiàn)象嚴(yán)重。根據(jù)現(xiàn)場實際觀察工作面巷道底板底鼓嚴(yán)重,礦方不得不頻繁“起底”,導(dǎo)致底板及幫角穩(wěn)定性偏低,因此需要重點加固巷道幫角,抑制幫角巖石向巷道自由空間移進。

        2.5 注漿方案設(shè)計

        根據(jù)對注漿加固參數(shù)各項內(nèi)容的分析,并基于下溝煤礦ZF303運輸巷的各項條件,按照支護設(shè)計原則,錨網(wǎng)索聯(lián)合支護設(shè)計為:將原支護設(shè)計中的MSGL-335/22mm×2400mm型左旋螺紋鋼錨桿更改為Q500型錨桿,從材質(zhì)上提高錨桿的抗拉強度,將施加的預(yù)緊力扭矩提高到400N·m,不再采用普通實心錨索進行支護,更改為中空注漿錨索。預(yù)緊力與扭矩對應(yīng)關(guān)系如圖4所示。

        圖4 預(yù)緊力與扭矩之間的關(guān)系

        對工作面巷道圍巖實行淺部低壓注漿注配合深部高壓注漿的原則,根據(jù)上述分析,淺注采用2000mm注漿錨桿,重點對巷道兩幫角進行加密注漿,頂板采用長度為10000mm的注漿錨索進行深部離層填充,重新膠結(jié)煤層與直接頂之間的空隙,提高弱接觸面的法向剛度。注漿之前對巷道表面進行“薄噴”密閉。注漿支護設(shè)計如圖5所示。

        圖5 注漿支護設(shè)計(mm)

        3 礦壓觀測

        為檢測“錨注加固”技術(shù)對ZF303運輸巷的加固效果,在巷道支護作業(yè)結(jié)束后布置監(jiān)測斷面對巷道表面位移和支護體受力進行了監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果如圖6所示。

        圖6 礦壓觀測結(jié)果

        由圖6得知,ZF303運輸巷在巷修支護作業(yè)結(jié)束后巷道在16~18d逐漸達(dá)到穩(wěn)定,其中,頂板錨桿支護體受力最大值為210kN,頂板位移量最大值為110mm;左幫錨桿受力最大值為290kN,左幫位移量最大值為190mm;右?guī)湾^桿受力最大值為280kN,右?guī)臀灰屏孔畲笾禐?20mm。

        4 結(jié) 論

        1)ZF303孤島工作面運輸平巷圍巖淺部破碎嚴(yán)重,大體呈現(xiàn)出0~2m的范圍為一般破碎區(qū),2~4m范圍為裂隙發(fā)育區(qū)(塑性破壞區(qū)),3~10m為完整區(qū)的破壞規(guī)律。

        2)ZF303孤島工作面推采至不同區(qū)域,“非等寬煤柱”應(yīng)力承載值不同,且煤柱尺寸在逐漸減小,承載能力降低。

        3)提出了“錨注加固”圍巖控制方案,淺部注漿壓力小于2MPa,深部注漿壓力設(shè)計為5MPa,注漿加固淺孔設(shè)計為3000mm,深孔10000mm,注漿間排距設(shè)計為1000mm×2000mm,重點加固部位為巷道底板幫角。現(xiàn)場實踐表明,錨注加固技術(shù)能夠有效地解決ZF303孤島工作面運輸巷圍巖控制難題。

        猜你喜歡
        孤島煤柱錨索
        趙莊煤業(yè)13102巷圍巖補強支護技術(shù)研究與應(yīng)用
        煤(2021年10期)2021-10-11 07:06:12
        不再是孤島
        采動影響下雙巷掘進煤柱承載特征研究
        煤礦深部高地壓巷道錨索支護技術(shù)對策研究
        不同錨索參數(shù)對預(yù)應(yīng)力場影響的數(shù)值模擬研究
        沒有人是一座孤島
        孤島求生記
        互聯(lián)互通破“孤島”
        建筑物下煤柱巷道穿采分析
        河南科技(2014年11期)2014-02-27 14:16:58
        保護煤柱寬度的理論值分析
        河南科技(2014年5期)2014-02-27 14:08:25
        国产乡下妇女做爰| 正在播放国产多p交换视频| 成人欧美一区二区三区白人| 亚洲国产精品久久久久久网站| 亚洲视频综合在线第一页| 丰满人妻中文字幕一区三区| 无码精品人妻一区二区三区av | 国产精品久久久久9999小说| 欧美亚洲国产片在线播放| 亚洲av无码成人黄网站在线观看 | 亚洲综合国产精品一区二区99 | 国产精品主播在线一区二区| 免费不卡无码av在线观看| 中文字幕人妻少妇引诱隔壁| 亚洲熟妇无码av另类vr影视| 久久免费大片| 少妇人妻字幕一区二区| 男女激情视频网站在线| www国产亚洲精品久久麻豆| 亚洲欧美在线观看| 欧美成人久久久| 中文字幕 在线一区二区| 精彩视频在线观看一区二区三区| 人人人妻人人澡人人爽欧美一区| 久久久噜噜噜久久中文字幕色伊伊| 免费黄网站久久成人精品| 中文字幕丰满人妻有码专区| 天堂视频在线观看一二区| 精产国品一二三产品蜜桃| 精品熟女少妇免费久久| 日本精品一区二区三区试看| 特黄大片又粗又大又暴| 欧美激情a∨在线视频播放| 色yeye在线观看| 东风日产车是不是国产的| 色综合久久无码五十路人妻 | 亚洲精品国产综合久久| 蜜臀av午夜一区二区三区| 国产亚洲视频在线观看网址| 熟女少妇av免费观看| 综合久久精品亚洲天堂|