大断面软岩巷道锚锚注复合支护方式的技术研究及应用

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  【摘要】介绍锚锚注支护技术,并通过在淮北矿业集团孙疃煤矿南翼轨道大巷的应用为例,阐述了锚锚注施工中的具体方法,为开拓软岩巷道施工提供了参考依据。
  【关键词】锚锚注;软岩;注浆
  
  1、引言
  随着矿井开采深度的增加,各类开拓大巷在高地压松软围岩条件下非常难以支护,单一的支护形式已不能有效控制巷道的变形,多选择“先锚后架”或”架锚”等复合支护。而松软围岩条件下,采用“先锚后架”或“架锚”复合支护,存在以下问题:(1)采用“先锚后架”或“架锚”复合支护时U型棚壁后充填不实,造成架棚支护和锚杆支护不能同步承载,使支架因不均匀承载而破坏,从而影响巷道的支护质量;(2)巷道支护成本过高;(3)高地应力,膨胀性、破碎性软岩一次支护为刚性支护时不能有效控制软岩巷道初期的大变形,锚锚注支护能够充分发挥、提高围岩自身承载能力,一次锚杆支护能够维护和保持围岩强度,在保证安全的条件下允许围岩在控制下释放变形,保证巷道较长时间的稳定和服务期的安全。
  2、工程概况
  孙疃矿南翼轨道大巷受断层影响,巷道裂隙发育,围岩具有变形快,易风化,遇水易碎涨等特点,过去一直采用“架喷注锚”复合支护,支护成本达4万元/米且掘进效率低,采用综掘施工后,为提高掘进效率,对支护方式进行了改革,决定采用“锚锚注”支护。采用锚锚注支护时,一次支护后24小时内顶板局部即出现下沉,浆皮炸裂等现象,但及时进行二次锚杆支护后巷道的变形得到了有效控制,支护效果显著。
  3、技术方案及要求
  3.1锚锚注支护,具体参数如下:
  3.1.1支护材料:一次支护锚杆选用GM20/2400-490锚杆,锚杆托盘型号为200×200/10;二次支护锚杆选用GM22/3000-490锚杆,锚杆托盘型号为200×200/10;锚索型号为YMS17.8/6.3-1860;钢筋网规格为¢6-2500×900mm,网格100×100mm;水泥选用普通硅酸盐水泥,标高P.042.5级,黄砂选用大于0.35mm中粗砂,碎石选用粒径为5~10mm瓜子片,速凝剂采用J85型,喷射砼标号C20。
  3.1.2支护参数:巷道掘进断面为5540×4270mm,净断面为5100×4050mm,一次支护锚杆间排距700×700mm,共17根,锚索间排距2000×2800mm,共5根;二次支护锚杆间排距700×700mm,共19根,锚索间排距2000×2800mm,共5根。围岩注浆锚杆长2600mm,全段面布置7根,中顶一根向两边按间距1500mm分布,排距2100mm,终孔压力2Mpa。底板注浆采用中空螺纹钢制成,长度2600mm,断面布置3根,巷中布置一根,对称巷中1800mm各布置一根,排距1800mm,即株排距=1800×1800mm。注浆完毕后上好盖板,盖板为方形球面盖板,规格为200×200mm,并保证有不小于200N•m的扭矩,注浆压力:2.0-3.0Mpa,每孔应尽量多注,相邻钻孔跑浆时应停止注浆,间隔5分钟进行复注,终孔压力初步定于2Mpa。
  3.1.3施工工序:⑴一次支护:交接班→安全确认→综掘机截割→敲帮问顶→临时支护→挂网打设上部锚杆(起拱线以上)及锚索→初喷上部→出矸→打设下部锚杆→初喷下部→洒水养护;⑵滞后迎头70~100m进行二次支护:交接班→安全确认→敲帮问顶→打设脚手架→挂网打设二次支护上部锚杆(起拱线以上)及二次支护锚索及注浆锚杆(并保护注浆锚杆孔口)→复喷上部→打设二次支护下部锚杆→复喷下部→洒水养护;⑶滞后二次支护进行深孔注浆和底板注浆。
  4、安全技术措施
  4.1施工时如遇断层、软岩等不适于用带水打眼时可打干眼,为保证锚杆的安装质量,应坚持干式打眼,但要在孔口除尘及戴好个人防护用具,后路降尘喷雾要正常打开使用。
  4.2帮部锚索施工时禁止使用顶锚钻机进行打眼,尽可能用帮锚杆钻机或采用风锤进行打眼施工,防止锚索穿皮现象的发生。腰帮过顶,先过顶后腰帮,两帮同时进行,棚后一层钢筋背板,然后喷砼填实。
  4.3一次支护后顶板变形严重时及时进行二次支护,二次支护时加补钢带后施工锚杆,进一步提高围岩的整体抗变形能力架棚前,应检查作业地点的围岩情况,用长钎找净危岩活石或炸皮、开裂的喷浆壳。
  4.4喷砼时要喷前洒水冲刷,喷后7天内三班洒水养护。
  4.5严格按集团公司矿压监测规定进行巷道围岩变形及矿压监测工作。顶帮欠挖时,只可采用风镐或手镐等进行处理。
  4.6过断层期间,对迎头山墙起拱以上采用锚网喷方式进行封山,金屬网规格:2500×900mm,网格100mm,搭接100mm;锚杆规格:Φ20×2400-490,间排距1000×1000mm,配套托盘规格:TPF200×200/10。
  4.7过断层期间,当顶板岩石破碎时,迎头拱基线以上沿巷道轮廓线采用打撞楔等措施进行超前支护以加强顶板管理,撞楔采用3m长的1寸钢管,间距不大于100mm,超前控制距离≮2.2m,一循环打一次撞楔。
  4.8坚持“预测预控,有疑必探,先探后掘”的原则,三班进尺前必须打探眼,探眼个数不少于3个,超前距不小于3m,以便准确掌握断层及巷道围岩状况。
  4.9断层期间,要认真观察顶板及围岩情况,及时预见地质构造,加强和矿地测、技术部门联系,以及时加强支护方式和支护参数。掘进截割后,要及时进行支护、喷射砼,缩短围岩暴露时间。
  4.10断层施工的调度汇报工作,接班前至接班后,各当班跟班队长、瓦斯检查员、安监员必须向调度所汇报当班工作情况,有关过断层实测数据必须向项目部值班人员、技术负责人、安全负责人等有关人员全面汇报,确认安全后方可继续施工。
  5、结语
  锚锚注支护能够充分发挥、提高围岩自身承载能力,一次锚杆支护能够维护和保持围岩强度,在保证安全的条件下允许围岩在控制下释放变形,保证巷道较长时间的稳定和服务期的安全;在围岩变形后必须及时进行二次锚杆支护,提高围岩残余强度,保证巷道的安全性能,二次支护起到先柔后刚、以柔克刚、刚柔相济的作用,能较好地适应软岩巷道的变形特点,控制巷道的进一步变形。采用锚锚注联合支护,劳动强度低、巷道维护费用省、综合经济效益好。克服了传统的单纯提高支护强度的支护理念,采取卸压、加固与支护相结合的方法进行围岩治理,孙疃矿南北开拓大巷的实践证明,锚锚支护安全可靠、经济效益显著。
  参考文献
  [l]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版,1999.
  [2]钱鸣高,石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.
  [3]周立辉,郭立稳,杨占秋.赵各庄矿大倾角厚煤层综采放顶煤开采技术[J].煤炭工程,2008,(7).
  作者简介
  南超(1985.4-),男,陕西渭南富平人,淮北矿业集团工程建设公司孙疃矿建项目部技术组长,助理工程师。
  
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