深部巷道大斷面施工

李保恩 王兆其 包良成 李殿寶

摘要:文中主頁闡述了深部(360m左右) 大斷面巷道應用一次支護為錨網(wǎng)噴支護,二次支護為錨網(wǎng)帶噴+錨索聯(lián)合支護的設計、施工工藝、質量保證措施等,事實證明該支護方式的選擇是正確的。

關鍵詞:深部巷道大斷面施工

引言

我國煤炭儲量大部分埋藏在深部,埋深大于600m和1000m 的儲量分別占到73.19 % 和53.17 %。而隨著開采深度的加大,巷道周邊圍巖應力呈近似線性關系的增長,巷道圍巖變形少則幾百毫米,多達1.0~2.0 m。巷道在服務期間需要進行不斷的維護與返修,特別是它們的兩類或三類的復合型,問題更為突出。嚴重時,在巷道掘進或使用期間將會在巷道中引發(fā)煤與瓦斯突出,甚至巖爆等動力災害,嚴重威脅礦井的安全生產(chǎn)。在深部巷道中使用高強度錨桿支護技術,高強度全長錨桿通過徑向和切向錨固力的作用,對圍巖施加圍壓,將圍巖由單向、雙向受力狀態(tài)轉化為雙向、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性質,進而有效地控制巷道變形。

1、深部巷道支護的要求

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

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

(3)為了減小對圍巖的震動和破壞,維持巖體相對穩(wěn)定,如用炮掘,必須實行光面爆破。

2、深部巷道支護實例分析

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,設計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厚的粉細砂巖互層,再上部為約3.5m厚的粗粉砂巖。

2.2支護方式確定

由于該巷斷面大,服務年限長,正確選擇它的支護方式,就保證了它將來的安全使用,根據(jù)巷道支護的分析和施工現(xiàn)場的實際情況,巷道設計采用二次支護的方式,一次支護為錨網(wǎng)噴支護,二次支護為錨網(wǎng)帶噴+錨索聯(lián)合支護。

2.3巷道支護參數(shù)的設計

一次支護:錨桿用L×Φ=2200×18mm的等強螺紋鋼錨桿,間距×排拒=800×800mm,用K2535樹脂錨固劑,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:錨桿用L×Φ=2200×18mm的等強螺紋鋼錨桿,間距×排拒=800×800mm,與一次支護的錨桿交錯布置,用K2535樹脂錨固劑,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,并打設錨索,錨索材料采用高強度低松弛鋼絞線:L×Φ=6000×15.24mm,極限破斷力260 kN。每排打設5根,間距×排拒=1500×3000mm,錨固力大于260kN;錨固長度1.8～2.0 m;采用樹脂錨固劑,每孔安裝1根K2330型快速錨固劑,3根Z2355型中速錨固劑;按照錨索設計要求,錨索預緊力應不小于屈服載荷的60%,故錨索預緊力設計為100～120kN;噴射混凝土厚度為150mm。

3、工藝流程

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

第一次支護好后,立即在巷道布置監(jiān)測點,對巷道的變形情況進行觀測,讓巷道所受的壓力釋放,減輕二次支護所受承載力。監(jiān)測的目的是確定二次支護的時間。等到壓力釋放后,進行二次支護。

3.1錨桿施工

鉆孔

(1)鉆孔前,根據(jù)設計要求和巖層條件,定出孔位,做出標記。

(2) 作業(yè)面場地要平坦、堅實、場地寬度大于4m。

(3) 鉆機就位后,應保持平穩(wěn),導桿或立軸與鉆桿傾角一致,并在同一軸線上。

(4) 鉆進用的鉆具,可采用地質部門使用的普通巖芯鉆探的鉆頭和管材系列。鉆孔設備可根據(jù)巷道的地質條件選擇專門錨桿鉆機或地質鉆機。

(5) 在鉆進過程中,應精心操作,精神集中,合理掌握鉆進參數(shù),合理掌握鉆進速度,防止埋鉆、卡鉆等各種孔內事故。一旦發(fā)生孔內事故,應爭取一切時間盡快處理,并備齊必要的事故處理工具。

錨桿桿體的組裝與安放

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

(3) 安放錨桿桿體時,應防止桿體扭曲、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,應重新透孔、清孔,直至能順利送入錨桿為止,并用K2535樹脂錨固劑錨固。

張拉與鎖定

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

(2) 錨桿張拉前至少先施加一級荷載(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型風動單體錨桿鉆機濕式打眼,鉆至設計孔深。安裝樹脂藥卷時先裝入1 支K2330 型快速樹脂藥卷,再裝入3根Z2355型中速樹脂藥卷,然后用錨索將樹脂藥卷推至孔底。錨索下端接專用攪拌器與MQT -110型鉆機相連,開機攪拌,先慢后快,待錨索插入孔底后,快速旋轉攪拌30～45 s。停止攪拌后,等待1～2 min,移開錨桿機,卸下攪拌器,但不得出現(xiàn)索體下滑現(xiàn)象。錨索攪拌結束30min后,用張拉千斤頂張拉錨索,初次預緊力不大于5kN;全部錨索安裝完畢后,再將錨索預緊力張拉到不少于100 kN。

另外,根據(jù)設計要求進行鋼筋網(wǎng)的鋪設和噴射混凝土的施工。

3.3質量保證措施

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

3.4注意事項

要提高巷道成形質量,首先最大限度地減輕爆破時圍巖的松動破壞,減輕支護工作難度。作業(yè)規(guī)程中要求周邊眼距250 mm ,要求縮短圍巖暴露時時間,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),提高支護效果。

(2) 由于受圍巖穩(wěn)定的限制和采用中深孔爆破煤層循環(huán)進度過大,極易產(chǎn)生片幫、抽冒頂現(xiàn)象,難以實煤層施聯(lián)合支護,而且鋼筋網(wǎng)規(guī)格要滿足整個循環(huán)作業(yè),煤層及時錨噴支護工作面,循環(huán)進度定為1.4 m。

4、總結

采用二次支護后,巷道抗壓能力明顯加強;同采用其他支護方式相對比,不需要后期維修,減少了維修量;巷道支護穩(wěn)定,頂板沒有開裂的現(xiàn)象,提高了安全性確保巷道的服務年限?，F(xiàn)在該巷道已經(jīng)施工過了兩年多,沒有出現(xiàn)斷面明顯的縮小和變形。

參考文獻

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