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摘要:针对深部软岩巷道支护中高强锚杆的应用,做了简单的论述。深部软岩巷道在开采的过程中,极易受到高地应力与高低温等因素的影响,使得浅部支护方式已经不适用于深部软岩巷道支护,锚杆支护能够满足此巷道支护的需求,在实际应用的过程中,需要合理的选择支护形式,以满足开采作业需求。
关键词:深部软岩巷道;高强锚杆;巷道断面;支护形式
现阶段,煤炭开采深度不断增加,部分矿区开采深度已经超过800m,某些矿区开采深度甚至超过了1000m。在进行深部软岩巷道开采的过程中如何有效的控制变形问题,已经成为了研究的重点。锚杆支护是巷道支护的主要部分,能够起到加固岩体、控制围岩变形等作用,具有较强的应用优势。
1工程概括
以平煤六矿为例,北二进风井井底中央变电所为供变电系统硐室,巷道全长为65.5m,断面为直墙拱形,净宽是5.8m,直墙高度是1.5m。巷道周围的水文地质条件相对简单,水源为砂岩水,来源于煤层顶底板,巷道局部段存在着淋水现象,总体来说涌水量相对较小。巷道所处地段的岩层为灰黑色泥,厚度是9.2m,泥岩上部为灰白色中粒石英砂岩,存在波状层理。
2软岩巷道支护技术
2.1锚注支护技术
此技术的应用,主要是结合锚杆与注浆方法,若可以有效的运用,则可以充分的发挥支护方式的优势与特点,提升巷道围岩的稳固性。此方法在永久支护中进行锚注联合支护,能够使得松散的碎岩被胶结起来,形成坚固的整体,提升围岩的内聚力与内摩擦角,进而使得深部软岩巷道变硬,起到良好的加固效果。
2.2锚架注联合支护技术
此方法主要是利用架棚技术与锚网联合支护技术,应用于软岩巷道中,可以起到组织软弱围岩劣化问题,是主动支护与被动支护结合应用的方式,能够确保巷道长时间保持稳定性。平煤某矿回风石门因为反复破坏与维修,使得围岩松动范围不断地扩大,采用锚杆与锚索等方式支护,已经难以实现稳定控制。基于此,利用锚架注组合承载壳原理支护技术,利用长锚索主动支护与u型钢棚支护结合的方式,同时在锚架间注浆密实,以加固锚架,能够形成锚架注组合承载壳,从实际应用效果来看,具有较强的稳定性作用,而且具有经济性效果。
2.3锚锚注联合支护技术
此支护技术的应用,主要分为以下方式:1)锚网+锚索+注浆联合支护方式;2)一次锚喷+二次锚网索+注浆联合支护。此技术的应用原理为一次支护后等到围岩应力完全释放后,再进行二次支护,以形成长短锚杆,配合注浆加固,形成联合支護结构。此方法的利用,基于支护耦合理念,允许巷道适量变形,高效控制围岩变形,采取注浆的方式,进行围岩加固,以提升围岩的整体性,降低薄弱部位变形造成的巷道破坏。
3深部煤矿巷道支护中高强锚杆的应用方法
以平煤六矿为例,分析原施工设计支护方法与强度,结合现存问题,针对巷道底鼓问题,采用壁后注浆+锚索加固的方式,来控制底鼓问题,现对此进行以下论述:
3.1原支护方法
平煤六矿北二进风井底中央变电所巷道支护,采用的是锚网喷+锚索支护的方式,利用锚网喷进行临时支护,喷浆的厚度为150mm,使用qb22mm高强树脂锚杆,锚杆的长度是2.6m,锚固力>150KN,锚杆之间的排距是700mm×700ram。使用錨索支护方式,作为永久支护,使用中17.8mm的钢绞线,钢绞线的长度是8m,锚固力>200KN,锚索之间的排距为1400mm×1400mm。
3.2中央变电所施工方法
采取普通钻爆法,开展爆破作业,下部眼施工的难度较大,极易超出底板深度,而且会对底板造成震动影响,使得底板岩层被破坏。因为巷道断面面积较大,所以使用的炸药量较大,进尺是1.8m,使得巷道存在超挖现象,围岩破碎范围较大,进而使得底鼓问题更为严重。
3.3支护强度
开展巷道施工时,基于安全生产的角度,对冒顶与片帮等进行支护,考虑到底板支护施工难度与工作量较大,若底板支护失效,进行巷道翻修,需要清理底板支护结构,会花费较长的时间。针对此问题,选择不对巷道底板进行支护,只采取锚网喷+锚索联合支护,使得巷道底板未能有效控制变形,受到高水平应力作用时,使得底板塑性区扩大,加重巷道鼓起情况。
3.4巷道破坏情况
因为此煤矿中央变电所设计断面相对较大,埋深在960m左右,岩层为泥岩,而且围岩的条件较差,底鼓问题较为严重,两帮收敛变形大,顶板破裂冒落,电缆沟破坏较为严重。巷道原设计断面底板的宽度是5.8m,巷道变形区段两帮收敛量已经达到0.9m,拱部两边收敛量已经达到1 3m,除此之外底鼓量已经达到1m,顶板下沉量已经达到0.8m。加之巷道喷浆层裂缝宽度不断增加,极易形成空腔,巷道出现严重的脱皮掉块情况,影响中央变电所应用效果。
3.5底鼓治理方案
基于中央变电所施工中采取的支护方式,结合巷道底鼓问题的实际情况,提出采取壁后注浆的方式,进行围岩加固,并且在巷道的全断面内,组合锚索支护,也就是采用壁后注浆+组合锚索方案。在实际施工的过程中,注浆深度控制在2.5m,利用水泥单液浆,作为注浆原料,使用水泥一水玻璃双液浆液,作为在封口或者漏浆处理的材料。组合锚索每组使用了4根钢绞线,型号为中17.8ram,每组锚索长度为16m,按照3m×2m的间排距,进行底板组合锚索布置,巷道底板断面以上的锚索,按照3m×3m的间排距,进行布置。通过对巷道围岩表面进行连续监测,以明确围岩破形态与顶板下沉量等指标,能够得出此治理方案,能够有效的治理中央变电所巷道底鼓问题,对控制巷道围岩变形,也有着较强的应用效果。
4结束语
基于平煤六矿对深部软岩巷道中高强锚杆的应用进行研究分析,在巷道原设计施工中,采用的是锚网喷+锚索联合支护方式,未对巷道底部进行支护,后期出现底鼓与围岩变形情况,对此提出利用壁后注浆+组合锚索方式进行治理。
关键词:深部软岩巷道;高强锚杆;巷道断面;支护形式
现阶段,煤炭开采深度不断增加,部分矿区开采深度已经超过800m,某些矿区开采深度甚至超过了1000m。在进行深部软岩巷道开采的过程中如何有效的控制变形问题,已经成为了研究的重点。锚杆支护是巷道支护的主要部分,能够起到加固岩体、控制围岩变形等作用,具有较强的应用优势。
1工程概括
以平煤六矿为例,北二进风井井底中央变电所为供变电系统硐室,巷道全长为65.5m,断面为直墙拱形,净宽是5.8m,直墙高度是1.5m。巷道周围的水文地质条件相对简单,水源为砂岩水,来源于煤层顶底板,巷道局部段存在着淋水现象,总体来说涌水量相对较小。巷道所处地段的岩层为灰黑色泥,厚度是9.2m,泥岩上部为灰白色中粒石英砂岩,存在波状层理。
2软岩巷道支护技术
2.1锚注支护技术
此技术的应用,主要是结合锚杆与注浆方法,若可以有效的运用,则可以充分的发挥支护方式的优势与特点,提升巷道围岩的稳固性。此方法在永久支护中进行锚注联合支护,能够使得松散的碎岩被胶结起来,形成坚固的整体,提升围岩的内聚力与内摩擦角,进而使得深部软岩巷道变硬,起到良好的加固效果。
2.2锚架注联合支护技术
此方法主要是利用架棚技术与锚网联合支护技术,应用于软岩巷道中,可以起到组织软弱围岩劣化问题,是主动支护与被动支护结合应用的方式,能够确保巷道长时间保持稳定性。平煤某矿回风石门因为反复破坏与维修,使得围岩松动范围不断地扩大,采用锚杆与锚索等方式支护,已经难以实现稳定控制。基于此,利用锚架注组合承载壳原理支护技术,利用长锚索主动支护与u型钢棚支护结合的方式,同时在锚架间注浆密实,以加固锚架,能够形成锚架注组合承载壳,从实际应用效果来看,具有较强的稳定性作用,而且具有经济性效果。
2.3锚锚注联合支护技术
此支护技术的应用,主要分为以下方式:1)锚网+锚索+注浆联合支护方式;2)一次锚喷+二次锚网索+注浆联合支护。此技术的应用原理为一次支护后等到围岩应力完全释放后,再进行二次支护,以形成长短锚杆,配合注浆加固,形成联合支護结构。此方法的利用,基于支护耦合理念,允许巷道适量变形,高效控制围岩变形,采取注浆的方式,进行围岩加固,以提升围岩的整体性,降低薄弱部位变形造成的巷道破坏。
3深部煤矿巷道支护中高强锚杆的应用方法
以平煤六矿为例,分析原施工设计支护方法与强度,结合现存问题,针对巷道底鼓问题,采用壁后注浆+锚索加固的方式,来控制底鼓问题,现对此进行以下论述:
3.1原支护方法
平煤六矿北二进风井底中央变电所巷道支护,采用的是锚网喷+锚索支护的方式,利用锚网喷进行临时支护,喷浆的厚度为150mm,使用qb22mm高强树脂锚杆,锚杆的长度是2.6m,锚固力>150KN,锚杆之间的排距是700mm×700ram。使用錨索支护方式,作为永久支护,使用中17.8mm的钢绞线,钢绞线的长度是8m,锚固力>200KN,锚索之间的排距为1400mm×1400mm。
3.2中央变电所施工方法
采取普通钻爆法,开展爆破作业,下部眼施工的难度较大,极易超出底板深度,而且会对底板造成震动影响,使得底板岩层被破坏。因为巷道断面面积较大,所以使用的炸药量较大,进尺是1.8m,使得巷道存在超挖现象,围岩破碎范围较大,进而使得底鼓问题更为严重。
3.3支护强度
开展巷道施工时,基于安全生产的角度,对冒顶与片帮等进行支护,考虑到底板支护施工难度与工作量较大,若底板支护失效,进行巷道翻修,需要清理底板支护结构,会花费较长的时间。针对此问题,选择不对巷道底板进行支护,只采取锚网喷+锚索联合支护,使得巷道底板未能有效控制变形,受到高水平应力作用时,使得底板塑性区扩大,加重巷道鼓起情况。
3.4巷道破坏情况
因为此煤矿中央变电所设计断面相对较大,埋深在960m左右,岩层为泥岩,而且围岩的条件较差,底鼓问题较为严重,两帮收敛变形大,顶板破裂冒落,电缆沟破坏较为严重。巷道原设计断面底板的宽度是5.8m,巷道变形区段两帮收敛量已经达到0.9m,拱部两边收敛量已经达到1 3m,除此之外底鼓量已经达到1m,顶板下沉量已经达到0.8m。加之巷道喷浆层裂缝宽度不断增加,极易形成空腔,巷道出现严重的脱皮掉块情况,影响中央变电所应用效果。
3.5底鼓治理方案
基于中央变电所施工中采取的支护方式,结合巷道底鼓问题的实际情况,提出采取壁后注浆的方式,进行围岩加固,并且在巷道的全断面内,组合锚索支护,也就是采用壁后注浆+组合锚索方案。在实际施工的过程中,注浆深度控制在2.5m,利用水泥单液浆,作为注浆原料,使用水泥一水玻璃双液浆液,作为在封口或者漏浆处理的材料。组合锚索每组使用了4根钢绞线,型号为中17.8ram,每组锚索长度为16m,按照3m×2m的间排距,进行底板组合锚索布置,巷道底板断面以上的锚索,按照3m×3m的间排距,进行布置。通过对巷道围岩表面进行连续监测,以明确围岩破形态与顶板下沉量等指标,能够得出此治理方案,能够有效的治理中央变电所巷道底鼓问题,对控制巷道围岩变形,也有着较强的应用效果。
4结束语
基于平煤六矿对深部软岩巷道中高强锚杆的应用进行研究分析,在巷道原设计施工中,采用的是锚网喷+锚索联合支护方式,未对巷道底部进行支护,后期出现底鼓与围岩变形情况,对此提出利用壁后注浆+组合锚索方式进行治理。