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摘 要:随着采深的逐年增加,深部开采过程中巷帮侧压普遍较大,双河煤矿新区3#层受采深及深部矿山压力显现的影响,煤(岩)体破碎、松散,特别是在掘进施工巷道时,巷道片帮严重、两帮位移量明显,传统普通锚杆(玻璃钢帮锚杆)支护无法满足巷帮支护的需求。双河煤矿新区3#层生产过程中每月二次成巷恢复工程量平均为400米,累计全年恢复工程量可达5000米,生产过程中掘进准备巷工程量大幅度增加,致使采煤工作面接续紧张。本节以双河煤矿为例,提出在破碎严重区域巷道采用注浆支护方式,并分析其经济效益。
关键词:深部 支护 片帮
一、支护方式优化
松散破碎范围较大的围岩,采用普通锚杆支护不能有效发挥其錨固作用,在此类巷道支护过程中,采用中空玻璃钢注浆锚杆,通过注浆使破碎围岩体形成稳定的承载结构,加固破碎围岩体,为锚杆支护提供着力点。注浆参数和注浆工艺如下。
1、注浆参数
①注浆压力:一般情况下控制在1.5MPa以内,最大不超过3.0MPa,注浆过程中由低到高缓慢升压,以确保浆液能有效渗透到围岩裂隙中去,当注浆压力达到1.5MPa时,停止注浆,如果注浆压力低于1MPa,并且仍能进浆说明裂隙仍未完全充实,应继续升压到1.5MPa。
②注浆量:由于围岩裂隙存在一定的差异性,每一个注浆孔的孔注浆量一般控制在50~100kg水泥,倘若注浆量增大,说明围岩破碎的裂隙过大或可能浆液沿某一通道流失,不能达到加固围岩的作用,应停止注浆,待查明原因后再次注浆。
③扩散范围:浆液的扩散范围与浆液浓度、破碎围岩裂隙大小、注浆压力有关,合理的注浆扩散半径一般在1.0~2.0m左右,扩散范围过大会增加注浆量,造成浪费。
④注浆时间:注浆时间应在满足注浆量、注浆压力、扩散范围的前提下适当调整。如果破碎围岩裂隙发育、浆液量较大、压力较高、扩散效果明显,可以缩短注浆时间;反之适当延长注浆时间。
2、注浆工艺
(1) 玻璃钢纤维中空锚杆注浆施工工艺
①钻孔:采用凿岩机或其它钻眼设备开凿钻孔;
②安装锚杆:将注浆锚杆送至钻孔底部;
③封孔止浆:用橡胶塞或黄麻等封孔、止浆;
④注浆:注浆管路和注浆锚杆连接好后,开始注浆,每个注浆孔注浆时间一般控制在3~5分钟,可选择多个注浆孔同时注浆,从下至上对称注浆,最后注顶孔;
⑤安设锚杆托盘:拆下孔口阀门,安设托盘,上紧螺母。
(2)注浆施工工艺
①运料与拌浆:水泥与水需按一定的水灰比搅拌成水泥浆,确保注浆过程中不发生堵塞,根据实际情况适时调整浆液参数。
②注浆泵的控制:观察注浆情况,即时开、停注浆泵,观察注浆泵的注浆压力变化情况,避免发生堵塞、崩管。
③孔口管路连接:观察前方注浆情况,时刻检查是否发生漏浆、堵管等情况,并控制注浆压力及注浆量,及时清洗注浆阀门。
二、解决的关键问题
1.通过破碎围岩巷道的注浆施工工艺,可有效控制破碎围岩范围内的大变形问题。
2.在淋水区域,施工过程中选用玻璃钢纤维中空注浆锚杆避免发生杆体腐蚀现象,有效的提高了支护的效果。
3.减少了巷道的返修时间与成本,减轻工人的劳动强度。
三、应用效果
施工工程量:长150m,宽4.0m,高3.5m。开掘巷道时,采用第一排全程锚杆支护两帮,下三排采用玻璃钢锚杆,使用金属网全封闭巷道。
随着巷道开掘,两帮压力显现,两帮移近量增大,使得巷道有效断面不能满足正常生产。通过支护方式优化,在右二路下延巷及上部机轨合一巷,采用玻璃钢纤维中空注浆锚杆,控制巷道两帮的移近量。初期开掘巷道时使用中空注浆锚杆,两帮移近量在允许范围内,避免巷道二次开帮。
四、杏花矿极近距离煤层回采巷道支护
解决的关键问题:
1、通过优化巷道布置减少了巷道围岩的破坏程度,避免了回采过程中释放瓦斯顶板的破壞,以达到保证巷道稳定性,以及降低巷道瓦斯浓度的目的。
2、采用内错式巷道布置、托煤顶送巷,采用锚杆、钢带、金属网、钢梁木腿棚综合支护,优化巷道受力状态,降低巷道应力集中范围,并且提高支护的整体效果。
3、采高标尺进行控制采高,上下巷设置矿压观测点以实时观测巷道压力变化情况,在过断层使用瑞米加固一号,避免巷道围岩破碎而发生漏顶或冒顶事故。
五、结论
本文以鸡西矿区深部回采巷道为工程背景,应用实验室测试、理论分析、数值模拟和现场矿压观测相结合的方法,测试了鸡西矿区深部典型矿井围岩力学参数;结合鸡西矿区深部回采巷道顶底板变形及破坏特征,确定了鸡西矿区深部回采巷道围岩稳定性主要影响因素,并提出鸡西矿区深部回采巷道围岩稳定性分类方法;在对巷道围岩分类的基础上,提出适合鸡西矿区深井支护的合理支护参数,并通过理论分析、数值模拟,分析了鸡西矿区深部开采典型矿井围岩巷道稳定性,提出相应的支护措施应用于工程实际。
参考文献:
[1] 刘泉声,张华,林涛. 煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策[J]. 岩石力学与工程学报, 2004, 23(21):3732-3737.
[2] 王连国. 深部高应力极软岩巷道锚注支护技术研究[J]. 岩石力学与工程学报,2005, 24(16):2889-2893.
关键词:深部 支护 片帮
一、支护方式优化
松散破碎范围较大的围岩,采用普通锚杆支护不能有效发挥其錨固作用,在此类巷道支护过程中,采用中空玻璃钢注浆锚杆,通过注浆使破碎围岩体形成稳定的承载结构,加固破碎围岩体,为锚杆支护提供着力点。注浆参数和注浆工艺如下。
1、注浆参数
①注浆压力:一般情况下控制在1.5MPa以内,最大不超过3.0MPa,注浆过程中由低到高缓慢升压,以确保浆液能有效渗透到围岩裂隙中去,当注浆压力达到1.5MPa时,停止注浆,如果注浆压力低于1MPa,并且仍能进浆说明裂隙仍未完全充实,应继续升压到1.5MPa。
②注浆量:由于围岩裂隙存在一定的差异性,每一个注浆孔的孔注浆量一般控制在50~100kg水泥,倘若注浆量增大,说明围岩破碎的裂隙过大或可能浆液沿某一通道流失,不能达到加固围岩的作用,应停止注浆,待查明原因后再次注浆。
③扩散范围:浆液的扩散范围与浆液浓度、破碎围岩裂隙大小、注浆压力有关,合理的注浆扩散半径一般在1.0~2.0m左右,扩散范围过大会增加注浆量,造成浪费。
④注浆时间:注浆时间应在满足注浆量、注浆压力、扩散范围的前提下适当调整。如果破碎围岩裂隙发育、浆液量较大、压力较高、扩散效果明显,可以缩短注浆时间;反之适当延长注浆时间。
2、注浆工艺
(1) 玻璃钢纤维中空锚杆注浆施工工艺
①钻孔:采用凿岩机或其它钻眼设备开凿钻孔;
②安装锚杆:将注浆锚杆送至钻孔底部;
③封孔止浆:用橡胶塞或黄麻等封孔、止浆;
④注浆:注浆管路和注浆锚杆连接好后,开始注浆,每个注浆孔注浆时间一般控制在3~5分钟,可选择多个注浆孔同时注浆,从下至上对称注浆,最后注顶孔;
⑤安设锚杆托盘:拆下孔口阀门,安设托盘,上紧螺母。
(2)注浆施工工艺
①运料与拌浆:水泥与水需按一定的水灰比搅拌成水泥浆,确保注浆过程中不发生堵塞,根据实际情况适时调整浆液参数。
②注浆泵的控制:观察注浆情况,即时开、停注浆泵,观察注浆泵的注浆压力变化情况,避免发生堵塞、崩管。
③孔口管路连接:观察前方注浆情况,时刻检查是否发生漏浆、堵管等情况,并控制注浆压力及注浆量,及时清洗注浆阀门。
二、解决的关键问题
1.通过破碎围岩巷道的注浆施工工艺,可有效控制破碎围岩范围内的大变形问题。
2.在淋水区域,施工过程中选用玻璃钢纤维中空注浆锚杆避免发生杆体腐蚀现象,有效的提高了支护的效果。
3.减少了巷道的返修时间与成本,减轻工人的劳动强度。
三、应用效果
施工工程量:长150m,宽4.0m,高3.5m。开掘巷道时,采用第一排全程锚杆支护两帮,下三排采用玻璃钢锚杆,使用金属网全封闭巷道。
随着巷道开掘,两帮压力显现,两帮移近量增大,使得巷道有效断面不能满足正常生产。通过支护方式优化,在右二路下延巷及上部机轨合一巷,采用玻璃钢纤维中空注浆锚杆,控制巷道两帮的移近量。初期开掘巷道时使用中空注浆锚杆,两帮移近量在允许范围内,避免巷道二次开帮。
四、杏花矿极近距离煤层回采巷道支护
解决的关键问题:
1、通过优化巷道布置减少了巷道围岩的破坏程度,避免了回采过程中释放瓦斯顶板的破壞,以达到保证巷道稳定性,以及降低巷道瓦斯浓度的目的。
2、采用内错式巷道布置、托煤顶送巷,采用锚杆、钢带、金属网、钢梁木腿棚综合支护,优化巷道受力状态,降低巷道应力集中范围,并且提高支护的整体效果。
3、采高标尺进行控制采高,上下巷设置矿压观测点以实时观测巷道压力变化情况,在过断层使用瑞米加固一号,避免巷道围岩破碎而发生漏顶或冒顶事故。
五、结论
本文以鸡西矿区深部回采巷道为工程背景,应用实验室测试、理论分析、数值模拟和现场矿压观测相结合的方法,测试了鸡西矿区深部典型矿井围岩力学参数;结合鸡西矿区深部回采巷道顶底板变形及破坏特征,确定了鸡西矿区深部回采巷道围岩稳定性主要影响因素,并提出鸡西矿区深部回采巷道围岩稳定性分类方法;在对巷道围岩分类的基础上,提出适合鸡西矿区深井支护的合理支护参数,并通过理论分析、数值模拟,分析了鸡西矿区深部开采典型矿井围岩巷道稳定性,提出相应的支护措施应用于工程实际。
参考文献:
[1] 刘泉声,张华,林涛. 煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策[J]. 岩石力学与工程学报, 2004, 23(21):3732-3737.
[2] 王连国. 深部高应力极软岩巷道锚注支护技术研究[J]. 岩石力学与工程学报,2005, 24(16):2889-2893.