斷層附近軟巖巷道支護(hù)技術(shù)研究

張權(quán)坤 魏中舉 宋義華 管育春

摘 要：針對(duì)煤礦斷層附近的軟巖巷道圍巖控制問題，經(jīng)理論分析斷層附近的軟弱圍巖巷道圍巖變形的規(guī)律以及圍巖變形的破壞機(jī)理，以礦區(qū)1408工作面的回風(fēng)巷作為研究對(duì)象，并結(jié)合UDEC數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)巷道圍巖錨桿支護(hù)提出對(duì)策及可行支護(hù)方案，及確定對(duì)應(yīng)巷道的支護(hù)參數(shù)，為有相似條件的煤礦巷道支護(hù)提供一定的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：軟巖巷道;錨桿支護(hù);圍巖控制;斷層附近

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.093

1 工程概況

該采區(qū)的煤層整體是一個(gè)近水平的傾斜形態(tài)，整體的形態(tài)是西北較為高，東南稍偏低，其該整體的傾角為3°～5°之間。研究試驗(yàn)的巷道位置為第四采區(qū)中的1號(hào)煤層，距離地面的標(biāo)高大約為+1050m，距離煤層的標(biāo)高大約為+815m。此煤層具有地質(zhì)條件比較穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特征，煤層頂板為泥巖與砂巖，而底板為泥巖與白云質(zhì)巖。煤層中有1～3層的夾矸石。厚度有3～4m之間，埋深235m左右，該采區(qū)中1煤層的頂?shù)装逯鶢顖D示意圖，如圖1所示。在1408回風(fēng)巷掘進(jìn)的過(guò)程中，在該研究報(bào)告中提到的SF6斷層，如圖2所示。

2 斷層附近的軟巖巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 軟巖巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

該采區(qū)的巷道若出現(xiàn)底臌時(shí)可以在幫底中加打錨桿來(lái)防止其變化，其使用參數(shù)可以因現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況作出適當(dāng)調(diào)整來(lái)完善其效果。由礦區(qū)巷道地質(zhì)條件及斷面尺寸和施工生產(chǎn)技術(shù)條件，結(jié)合實(shí)際情況的分析顯示，大致確定左旋螺紋鋼的錨桿直徑為20mm，長(zhǎng)度為2200mm， 長(zhǎng)650mm，寬750mm的間排距;幫錨桿的圓鋼錨桿用直徑為18mm，長(zhǎng)度為2000mm， 長(zhǎng)700mm，寬750mm的間排距;幫網(wǎng)及頂網(wǎng)采用菱形的金屬網(wǎng)。托盤的鐵托盤尺寸為長(zhǎng)120mm、寬120mm、高8mm和長(zhǎng)150mm、寬150mm、高5mm。該煤層的巷道斷面和錨桿初步設(shè)計(jì)關(guān)系的布置如圖3所示。

2.2 斷層附近的軟巖巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

就該礦井地質(zhì)條件而言，在1408回風(fēng)巷掘進(jìn)的過(guò)程中，有可能顯現(xiàn)出勘探報(bào)告中提及的SF6斷層附近巖層會(huì)遭到地質(zhì)作用的影響，使其巖層不穩(wěn)定，這種情況下需加大錨桿及提高錨索支護(hù)密度，使巖層受到的破壞性最小化，最差穩(wěn)定性處加大錨深，來(lái)提高局部的錨索作用;在金屬掛網(wǎng)與巷道頂，使得金屬網(wǎng)與錨桿形成一個(gè)支護(hù)整體，避免風(fēng)化淋水影響對(duì)巷道圍巖強(qiáng)度的降低，可以在頂幫處噴射混凝土封閉圍巖，圍巖強(qiáng)度的下降可以得到有效防止控制。如果要錨桿混凝土層及網(wǎng)片綜合組成滿足強(qiáng)度支護(hù)的一個(gè)整體，需經(jīng)噴漿處理斷層周圍的圍巖體，才能使支護(hù)達(dá)到一定的效果，從而有效地控制了巷幫變形的情況。

結(jié)合各種情況下的巷道支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，從主動(dòng)和被動(dòng)耦合支護(hù)原則，在采區(qū)1號(hào)煤層的回采巷道中使用錨桿、噴鋼筋梁、索、網(wǎng)+平頂U(kuò)型鋼來(lái)支護(hù)特別地段，錨桿提供的徑向和切向約束力，加強(qiáng)了破壞巖層的承載能力，阻止了離層、滑動(dòng)。鋼筋梯鋼筋網(wǎng)、與U型鋼形成組合梁，上覆頂板壓力與頂板巖層自重力通過(guò)組合梁傳入兩幫深部。在錨索懸吊的作用下，避免頂板巖層垮落和移動(dòng)。巷道的大斷層地段，圍巖較為破碎，除了采用以上的方案外，還可以增加注漿進(jìn)行支護(hù)，也可達(dá)到一定的效果。

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