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【摘要】本文介绍利用锚喷支护技术在风化花岗岩巷道中的应用,利用常用的新奥法现场实践,总结归纳出锚喷技术在松软煤层巷道中的掘进应用情况。
【关键字】锚喷支护;松软煤层巷道;掘进;应用
1 整体概况
某矿矿体主要集中与风化的花岗岩上,同时具有较高含量的长石在两翼底板位置赋集,长期受各种裂隙的影响,水的作用十分明显,风化破坏效果强烈,因此形成了极不稳定的花岗岩体。煤层巷道必须穿过该风化层才能对后方煤层进行开采。但由于本身风化情况严重,地应力较高,巷道内出现多处隆起,导致支护设备出现损坏,整体施工难以开展,因此专门设置专家组对该位置情况进行研究,分析解决方法。
2 方案确定
巷道需要穿过80m的风化花岗岩,但这部分花岗岩露与空气中将很快被风化作用所影响,产生膨胀,如果有水的参与将在更短的时间内崩塌破碎,使巷道明显变形。该位置岩体节理发育,而且伴有粘土夹层,整体稳定性极差。
通过对现场情况的分析决定采用新奥法施工技术。该方法主要针对强度不高,岩体变形量较大的岩层,同时为了确保岩层整体的强度,不仅需要进行相应的支护措施,还要注意利用岩体本身具有的承载能力。在施工时应尽量减少大幅度的震动,降低对周围围岩的影响。
3 巷道隆起的防治
3.1 利用光面爆破技术可以很大程度的额降低对周围岩体的破坏,在一定程度上也增强了岩体可承受的强度指标,确保围岩具有很强的稳定性。
光面爆破与一般爆破的对比:第一光面爆破可以很好地保持巷道的基本轮廓,岩帮起伏在5至20cm之间,而一般爆破能量波的释放情况很难把握;第二光面爆破对周围岩体的扰动相对较小,仅为0.2至0.3m左右,而一般爆破扰动范围可超过1m。
3.2 断面形状
根据巷道的基本用途,采煤设备的型号,围岩达到稳定状态,以及洞室荷载的分布情况确定采用半圆拱巷道断面形状,底部采用100mm左右混凝土确保地面的平整度。
3.3 及时封闭
对于自身稳定性较差的风化花岗岩,施工时为了确保围岩的稳定性应注意尽快封闭。锚喷支护是保证效果良好的常用手段。封底时为了保证地面具有足够的强度支撑,在距工作面位置25左右时使用100mm左右的混凝土进行封底。
3.4 认真落实排水线路的布置
总体原则是以疏导为原则,将全面的排水沟进行合理布置,永久排水沟设置在20m左右的位置,临时排水沟设置于5m左右的位置,确保能够降水及时排清,严格控制水对围岩的影响造成的岩体强度大幅度降低,尤其是地下可能会存在某些遇水膨胀的岩体,如果没有对水进行良好的控制,将会造成比较严重的后果,增大地面隆起和周围破坏的程度。
4 现场管理
为保证巷道内整体支护效果,保证巷道具有足够的稳定性,控制围岩的变形程度,技术人员需要对巷道进行全面的监测工作。采用新奥法施工技术,在开始阶段对于2至3倍硐体直径位置处设置一组监测面,根据实际的测量结果可以大致确定地质条件的基本变化情况,同时及时对监测断面的位置进行细微的调整这样可以获得围岩的基本变化情况,为保证结果的可靠性,开始阶段必须每天量测1至2次,后期可以根据岩体的实际变化情况进行调整。
现场监测的主要工作包括锚杆的拉力试验、不规则岩体点荷载作用下的荷载强度试验、表面位移收敛情况、锚杆应力变化情况测量。
5 采用锚喷支护取得的效果
第一,利用新奥法施工技术以及超前锚杆喷射支护技术,可以很好的解决松软煤层巷道在掘进过程中产生的主要问题,可以保证生产工作的正常进行,在一定程度上将生产速度有效的提高,将工程安全得到全面的保障,降低了施工材料的使用量,节省了工程成本。
第二,在实际生产过程中,必须做好设计、施工和监测三个环节的内容,并且将其联合形成一个系统的整体的工作,及时的根据监测所得信息对不能直观了解的信息进行分析,迅速的根据实际岩体的强度和应力变化改变施工措施,修改设计方案,认真监督施工工艺的完成情况。在本工程中采用以锚喷支护为主,金属架、金属网防护为辅的技术手段合理的保证了巷道的安全性。
第三,在对松软煤层进行爆破处理时,应当尽可能选择低破坏度的光面爆破技术进行作业,降低对周围岩体的扰动而影响岩体的整体强度。
第四,超前锚杆支护是保证巷道内安全稳定的重要措施,能够有效的避免花岗岩冒落情况的出现,设置加固锚杆的作用是起到加强作用,为巷道内的安全稳定运行提供了第二层保护。
第五,注意及时的将制备好的混凝土高压喷射至围岩底部,不仅能够有效的提高工程的整体强度,而且还可以将风化花岗岩与空气隔绝,降低风化作用的继续影响。
第六,在对松软煤层巷道支护施工过程中,必须将喷锚联合支护与混凝土封底工作同时使用才能获得比较好的支护效果,单纯使用某一项技术都不能完全保证工程的安全性,必须相互支撑才能发挥作用。
第七,在松软煤层施工时为了防止底部隆起现象的出现,尽量采用光面爆破、半圆拱断面,注意防水工作的布置,前期一定对该地区所存在的含水层情况进行必要的勘察,同时对裂隙的分布也要深入研究,防止出现水的影响,对支护设备和质量产生影响。
第八,由于松软煤层本身强度较低,在巷道处的应力突然为零,将会很快在此处产生应力集中现象,而且强度明显不足,导致破坏速度很快,因此在施工过程中必须注意一定要快速完成掘进和锚喷工作,迅速将地面岩体进行混凝土密封。
6 结束语
锚喷支护在松软煤层掘进过程中,由于煤层的强度较低,不能提供良好的支撑能力,因此必须利用一定的支护措施来保护巷道的安全稳定,锚喷技术是现在应用最广,强度可靠的技术,能够将岩体有效的固定在稳定位置上,保证采煤环节的有序开展。工作核心的内容是对水的防治和岩体风化情况的控制,保证巷道的安全稳定才是工作的重点。
【参考文献】
[1] 郜进海,吕兆恒,镐振,赵庆涛.松软煤层回风平巷高强U钢支护数值模拟研究[J].河南理工大学学报.2012(03):296-297
[2] 朱友恒,孟庆海.锚网拱架喷支护在软岩大断面巷道掘进中的应用[J].山东煤炭科技.2009(4):30-31
[3] 牛现钦.锚网支护在巷道掘进中的应用[J].河南科技.2013(06):33-34
[4] 范明.锚喷挂网支护在煤层巷道掘进中的应用[J].科技情报开发与经济.2006(9):255-256
【关键字】锚喷支护;松软煤层巷道;掘进;应用
1 整体概况
某矿矿体主要集中与风化的花岗岩上,同时具有较高含量的长石在两翼底板位置赋集,长期受各种裂隙的影响,水的作用十分明显,风化破坏效果强烈,因此形成了极不稳定的花岗岩体。煤层巷道必须穿过该风化层才能对后方煤层进行开采。但由于本身风化情况严重,地应力较高,巷道内出现多处隆起,导致支护设备出现损坏,整体施工难以开展,因此专门设置专家组对该位置情况进行研究,分析解决方法。
2 方案确定
巷道需要穿过80m的风化花岗岩,但这部分花岗岩露与空气中将很快被风化作用所影响,产生膨胀,如果有水的参与将在更短的时间内崩塌破碎,使巷道明显变形。该位置岩体节理发育,而且伴有粘土夹层,整体稳定性极差。
通过对现场情况的分析决定采用新奥法施工技术。该方法主要针对强度不高,岩体变形量较大的岩层,同时为了确保岩层整体的强度,不仅需要进行相应的支护措施,还要注意利用岩体本身具有的承载能力。在施工时应尽量减少大幅度的震动,降低对周围围岩的影响。
3 巷道隆起的防治
3.1 利用光面爆破技术可以很大程度的额降低对周围岩体的破坏,在一定程度上也增强了岩体可承受的强度指标,确保围岩具有很强的稳定性。
光面爆破与一般爆破的对比:第一光面爆破可以很好地保持巷道的基本轮廓,岩帮起伏在5至20cm之间,而一般爆破能量波的释放情况很难把握;第二光面爆破对周围岩体的扰动相对较小,仅为0.2至0.3m左右,而一般爆破扰动范围可超过1m。
3.2 断面形状
根据巷道的基本用途,采煤设备的型号,围岩达到稳定状态,以及洞室荷载的分布情况确定采用半圆拱巷道断面形状,底部采用100mm左右混凝土确保地面的平整度。
3.3 及时封闭
对于自身稳定性较差的风化花岗岩,施工时为了确保围岩的稳定性应注意尽快封闭。锚喷支护是保证效果良好的常用手段。封底时为了保证地面具有足够的强度支撑,在距工作面位置25左右时使用100mm左右的混凝土进行封底。
3.4 认真落实排水线路的布置
总体原则是以疏导为原则,将全面的排水沟进行合理布置,永久排水沟设置在20m左右的位置,临时排水沟设置于5m左右的位置,确保能够降水及时排清,严格控制水对围岩的影响造成的岩体强度大幅度降低,尤其是地下可能会存在某些遇水膨胀的岩体,如果没有对水进行良好的控制,将会造成比较严重的后果,增大地面隆起和周围破坏的程度。
4 现场管理
为保证巷道内整体支护效果,保证巷道具有足够的稳定性,控制围岩的变形程度,技术人员需要对巷道进行全面的监测工作。采用新奥法施工技术,在开始阶段对于2至3倍硐体直径位置处设置一组监测面,根据实际的测量结果可以大致确定地质条件的基本变化情况,同时及时对监测断面的位置进行细微的调整这样可以获得围岩的基本变化情况,为保证结果的可靠性,开始阶段必须每天量测1至2次,后期可以根据岩体的实际变化情况进行调整。
现场监测的主要工作包括锚杆的拉力试验、不规则岩体点荷载作用下的荷载强度试验、表面位移收敛情况、锚杆应力变化情况测量。
5 采用锚喷支护取得的效果
第一,利用新奥法施工技术以及超前锚杆喷射支护技术,可以很好的解决松软煤层巷道在掘进过程中产生的主要问题,可以保证生产工作的正常进行,在一定程度上将生产速度有效的提高,将工程安全得到全面的保障,降低了施工材料的使用量,节省了工程成本。
第二,在实际生产过程中,必须做好设计、施工和监测三个环节的内容,并且将其联合形成一个系统的整体的工作,及时的根据监测所得信息对不能直观了解的信息进行分析,迅速的根据实际岩体的强度和应力变化改变施工措施,修改设计方案,认真监督施工工艺的完成情况。在本工程中采用以锚喷支护为主,金属架、金属网防护为辅的技术手段合理的保证了巷道的安全性。
第三,在对松软煤层进行爆破处理时,应当尽可能选择低破坏度的光面爆破技术进行作业,降低对周围岩体的扰动而影响岩体的整体强度。
第四,超前锚杆支护是保证巷道内安全稳定的重要措施,能够有效的避免花岗岩冒落情况的出现,设置加固锚杆的作用是起到加强作用,为巷道内的安全稳定运行提供了第二层保护。
第五,注意及时的将制备好的混凝土高压喷射至围岩底部,不仅能够有效的提高工程的整体强度,而且还可以将风化花岗岩与空气隔绝,降低风化作用的继续影响。
第六,在对松软煤层巷道支护施工过程中,必须将喷锚联合支护与混凝土封底工作同时使用才能获得比较好的支护效果,单纯使用某一项技术都不能完全保证工程的安全性,必须相互支撑才能发挥作用。
第七,在松软煤层施工时为了防止底部隆起现象的出现,尽量采用光面爆破、半圆拱断面,注意防水工作的布置,前期一定对该地区所存在的含水层情况进行必要的勘察,同时对裂隙的分布也要深入研究,防止出现水的影响,对支护设备和质量产生影响。
第八,由于松软煤层本身强度较低,在巷道处的应力突然为零,将会很快在此处产生应力集中现象,而且强度明显不足,导致破坏速度很快,因此在施工过程中必须注意一定要快速完成掘进和锚喷工作,迅速将地面岩体进行混凝土密封。
6 结束语
锚喷支护在松软煤层掘进过程中,由于煤层的强度较低,不能提供良好的支撑能力,因此必须利用一定的支护措施来保护巷道的安全稳定,锚喷技术是现在应用最广,强度可靠的技术,能够将岩体有效的固定在稳定位置上,保证采煤环节的有序开展。工作核心的内容是对水的防治和岩体风化情况的控制,保证巷道的安全稳定才是工作的重点。
【参考文献】
[1] 郜进海,吕兆恒,镐振,赵庆涛.松软煤层回风平巷高强U钢支护数值模拟研究[J].河南理工大学学报.2012(03):296-297
[2] 朱友恒,孟庆海.锚网拱架喷支护在软岩大断面巷道掘进中的应用[J].山东煤炭科技.2009(4):30-31
[3] 牛现钦.锚网支护在巷道掘进中的应用[J].河南科技.2013(06):33-34
[4] 范明.锚喷挂网支护在煤层巷道掘进中的应用[J].科技情报开发与经济.2006(9):255-256