深部矿井巷道变形原因分析与巷修方案的选择.pdf

2 0 1 3年第 6期 互瞧茬 甜技 3 深部矿 井巷道 变形原 因分 析与巷修 方案的选择 马金奎 郗海龙 张建 淮南矿业集团有限责任公司顾桥煤矿 ， 安徽 淮南2 3 2 1 5 0 摘要本文介 绍 了深部矿 井巷道 失修 的破坏形式 ， 分析 了深部矿 井巷道 失修的原 因， 总结探索 出了巷修 的支护理念 。 关键 词巷修 理念让压底板 治理 中图分类号T D 2 6 6 文献标 识码B d o i 】 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 52 8 0 1 ． 2 0 1 3 ． 0 6 ． 2 The de e p r e as on a na l y s i s an d r o ad wa y ma i nt e n an c e s c h e m e s e l e c t i o n o f mi ne r o a d wa y de f o r m a t i o n Ma J i n k u i Xi Ha i l o n g Z h a n g J i a n H u a i n a n m i n i n g i n d u s t r y g r o u p l i mi t e d l i a b i l i t y c o m p a n y G u q i a o c o a l mi n e ， A n h u i H u a i n a n 2 3 2 1 5 0 Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e f a i l u r e f o r ms o f r o a d w a y d i s r e p a i r ，a n a l y z e d t h e r e a s o n o f d e e p mi n e r o a d wa y d i s r e p a i r ，s u mma r i z e d t h e r o a d w a y r e p a i r s u p p o r t i n g i d e a s ． Ke y wo r d s R o a d w a y r e p a i r E v e r y m o d i f i c a t i o n w i l l n o t e I n i t i a l i n j e c t i o n p r e s s u r e B o a r d G o v e r n a n c e 顾桥煤矿一水平标高为 一 7 8 0 m， 主采煤层 1 1 2 及 1 31 煤层 ， 1 1 2煤下 山至 一 9 4 0 m， 随着 前期一 个高强度集中采区的开采 ， 采动影响造成该地段巷 道失修严重， 虽经多次翻修， 仍有部分巷道处于失修 状态； 同时， 矿井向深部的延伸 ， 受到高地压、 高应力 的影响 ， 巷道 四周 围岩 所承载 的压力 随深度增 大 ， 从 而不断加快巷道的变形速度。通过分析研究， 探索 出巷修巷道的支护理念“ 强推锚 网喷索主动支 护、 摒弃网架被动支护 ， 剥离巷道离层、 强化支护弱 面， 坚持初喷工艺、 实施‘ 让压 ’ 理念 ， 坚持逢修必注， 注重底板治理” 。 1 巷道失修破坏形式 1 ． 1 原 支护 为 网架支护 的巷 道 1 帮部侧 压 大 于顶压 的， 巷道 失修 表 现 为两 帮内挤 ， 形成椭圆型尖顶 断面 ， 巷 道断 面宽度缩 小 幅 度增 大 ， 达 1 ． 0～2 ． 5 m， 造 成 运 输 、 行 人 安 全 间 隙 不 足。 2 顶部压力大于帮部 的， 巷道失修表现为顶 部下沉 ， 两肩窝内挤， 形成“ M” 型 ， 接着棚梁断裂， 顶 部离层增大 。 作者简介马金奎 1 9 8 3一， 男， 本科 ， 采 矿 工程 ， 工程 师 ， 淮 南矿 业集团顾桥煤矿生产技术科业务主管， 从事巷修安全生产技术管理 工作 。 3 巷道失修表现为棚梁从巷道中间错断， 接 着 两肩窝内挤棚梁错茬 ， 肩窝形 成离层 。 1 ． 2 原 支护 为锚 网喷 支护 的巷道 1 巷道失修 不严 重 的表 现 为顶 帮 浆皮 开 裂 ， 剥落 ， 钢筋网漏筋、 弯曲变形， 甚至大块浆皮连着钢 筋悬 吊于巷道顶 肩 ， 对行人及生 产形成 安全 隐患。 2 巷道失修严重的表现为顶板拱顶大幅度下 沉 ， 巷道从肩窝处内裂 、 错断， 出现“ 马鞍型” 现象， 主 要是由顶板下沉变形量超过锚杆 索 允许范围， 引 起巷道顶板 中部下坠， 锚杆崩断、 al P 2 1 ． 8 m m锚索崩 断 ， 两肩窝内裂 ， 造成巷道支护失效 ， 顶部离层； 围岩 两帮内挤变形， 帮部锚杆随帮位移， 1 0 ra m厚锚杆托 盘崩裂 、 崩 断 ， 底脚 墙 体 内挤 伸腿 严重 ， 造 成断 面缩 小 ， 挤压风水管路 ， 安全 间隙不够 。 1 ． 3巷道底鼓严重 因采动影 响及 高地 压 ， 巷道 所处 底 板岩 性 又较 为松软 ， 作用 于巷 道顶 板上 的作 用 力经 巷 帮传递 到 底板 ， 从而使巷道底板 变形引起底鼓， 底鼓一般在 3 0 0～ 6 0 0 m m， 部分巷道达 6 0 0～1 5 0 0 ra m 以上 。 2巷道变形原因分析 通过对巷道变形与破坏机理 的综合分析 ， 巷道 破坏原因主要有 以下几个方面 1 巷道围岩性质 差。矿井井底 车场虽 布置在 4 互堪晨 舛技 2 0 1 3 年 第 6 期 砂岩层 位 ， 大巷 向采 区延 伸 过 程 中， 围 岩 主要 为泥 岩 、 砂 质泥 岩 、 泥 质 粉砂 岩 ， 多 为泥 质 胶 结 ， 强 度 较 弱 ， 抗 风抗水 能力差 ， 遇水后 易膨胀 ， 崩解 ， 围岩流变 显著 。 2 巷道 布 置集 中 ， 埋 深大 。采 区布 置两 进两 回， 煤柱 3 5～4 0 m， 联巷较 多； 采区巷道延 伸至 一 9 3 0 m， 埋藏较深 ， 围岩应力 、 矿压大 。 3 围岩两 帮侧压 不平衡 。受矿 井后退 式集 中 开采影 响 ， 采 动应力 集 中 ， 采 区系统 巷道北侧 围岩 承 受压比南侧围岩大很多 ， 给巷道肩窝、 帮部施加一个 扭力 ， 造成巷道扭曲， 肩窝处内裂 、 错断。 4 巷道支护形式适应 性差 ， 后 续加 固跟不 上。 巷道 开挖后 ， 围岩立 即松 动并产生扩 展裂 隙 ， 原来 的 支护仅锚网喷 ， 围岩 得不 到及 时 加 固或加 固强度不 够 ， 承载侧 压 和底压 能 力较 弱 ， 造 成 围岩 失稳 ， 致使 巷道 变形较 大。 5 围岩 松 动范 围 大。受 采 空 区动压 影 响 ， 经 深孔 T Y G D 1 0岩层钻孑 L 探测仪窥 视 ， 巷道 8 m 以上 的 围岩裂隙仍很 发育 。 ⑥ 部分巷道处于地质构造带。南翼胶带机大巷 有一段处在地质异常带中， 其巷道围岩以泥岩为主， 其岩石破碎呈 比鸡蛋小的颗粒状 ， 多为泥质胶结且 胶结 性 差 ， 强 度 较 弱 ， 抗 风 、 水 能 力差 ， 遇 水 后 易膨 胀 ， 崩解 ， 围岩流变显著， 致使巷道没有生根层位。 3 巷道巷修方案选择 3 ． 1 强推锚 网喷 索主动 支护 摒 弃 网架被 动支护 现在井 下使用 的 U型棚 多为 3 6 U型钢 ， 其材 质 是 Q 2 3 5钢 材 ， 一 般 承 载 力 约 为 1 8 o～2 0 0 k N， 按 5 0 0 m m棚距计算 ， 每米巷道承载力约为 4 0 k N； 而井 下使 用的锚 杆 ， 为 H R B 3 3 5 钢材 ， 2 0 m m的锚杆屈 服 力为 1 0 ． 5 2 k N， q b 2 2 m m 的锚 杆 屈 服 力 为 1 2 ． 7 3 k N， 5 ． 0 m宽巷 道每排 按 1 4根 q b 2 0 锚杆 ， 每米巷道承载 力约为 1 01 4 ／ 0 ． 8 1 7 5 k N， 而 q b 2 2 m m 的锚 索承 载 力约为 3 5 k N 。相比而言， 锚网索主动支护比网架的 被 动支护承载力 高 出 4倍 多 ， 因此 巷修 多 采用 锚 网 喷索主动支护。 1 巷修网架支护的巷道， 根据其服务工作面情 况及其受力变形情况 ， 优先采用锚网喷索支护 。1 1 2 及 1 3一 l 上山采区部分网架巷修 ， 选择用锚索锁棚梁， 然后扩刷采用锚网喷索支护 ， 是较成功的案例 。 2 当巷道帮顶压力均很大时， 采用锚网喷索 支护； 巷道变形量仍很大时， 采用外锚内架 注浆的 复合支护， 即先锚 网喷索支护， 外套架棚 ， 然后再施 工锚索并 喷注浆支 护。如南 翼胶带 机大巷 二 巷修 。 3 ． 2 剥 离巷道 离层 强化 支护弱面 对于锚网喷巷道失修形成的浆皮开裂 、 剥落， 钢 筋网漏筋 、 弯曲变形 ， 帮顶离层严重的， 选择刷除巷 道 离层形成 的坠兜 、 帮部伸腿 ， 然后再进 行锚 网喷支 护 ， 最后采用锚索梁或点锚索 注浆强化原支护失 效 的帮顶 ， 进而有 效 的控制 巷道 再次 变形 ， 如 1 1 2 轨道下山的局部巷修。 3 ． 3 坚持初喷工 艺 实施 “ 让压 ” 理念 “ 让压” 的原理 深部巷道围岩 自身存在巨大的 变形 能 ， 通 过一次 性 高强 支护 控制 巷道 变 形能 有 困 难 ， 只有在不破坏围岩 自身承载强度的基础上， 充分 释放变形 能进行 “ 让压 ” ， 最 后进行补强 支护 ， 实现 支 护体稳定。在一些巷道扩刷后， 因围岩破碎、 脱落， 易导致锚 杆施 工 失效 。应 选 择先 进行 初 喷 ， 用 喷射 混凝土找平破碎 围岩脱落形成的不平整巷道断面， 然后施工锚杆 ， 使锚 杆可 以密贴岩 面 ， 有效发 挥锚 杆 的支护作用 。在此 基础 上 。加 上滞 后 注浆 、 滞后 锚 索注浆补强等手段， 取得较好的效果。 3 ． 4坚持逢修 必注 失修的巷道 ， 经采动影响及地压作用， 围岩裂隙 很发育， 经深孔 T Y G D 1 0岩层钻孔探测仪窥视， 巷道 围岩裂隙达 8 m以上。通过注水泥浆， 使有裂隙的围 岩固结形成整体， 有效抵抗应力。坚持 只要巷修就 必 须注浆 充填巷道围岩裂隙的理念 ， 是必要 的。 3 ． 5注重底板 治理 既要 注重 帮顶 的强化 主 动支护 ， 更 要注 重 底板 的支护。底鼓是巷道变形最早的显现 ， 其根本原因 是底板没有支护或支护强度低。巷道的顶 、 帮、 底的 支护是巷道整体支护不可或缺的三个方面， 三者相 互关联 ， 互相影响。巷道掘后顶帮及时支护 ， 形成初 期巷道的应力平衡。但底板受水 、 地应力的综合作 用 ， 出现底 鼓 ， 由于 底鼓 的不 断增 大 ， 巷道初 期 的 应 力平衡被打破 ， 带动顶帮变形， 顶帮变形进一步加剧 巷 道的底鼓 ， 这样互 相影 响最终导致 巷道失 稳破坏 。 因此 ， 必须 注重底 板 治理 。底 板 治理方 法 主要 有 底 板注浆 地锚索、 底板反拱 地锚索等 ， 如 1 1 2轨 道上车场的底板注浆 地锚索 ， 1 1 2胶带机下山的 底板注浆等。 【 参考文献】 [ 1 ] 顾文广， 王新， 等．全封闭锚注联合支护技术在软岩 巷道 修 复 中的 应 用 [ J ] ．水 利 采 煤 与 管 道 运 输 ． 2 0 0 5 ． 1 2