深部岩巷破坏原因及防治技术.pdf

2 0 14 年 第 5 期 幽 髓蕉 舛救 1 2 5 深部岩巷破坏原 因及 防治技术 张治军 平顶 山天安煤业股份有限公 司一矿 ， 河南 平硕 山4 6 7 0 1 1 摘要乎顸 山天安煤业股份 有限公 司一矿 以下简称平煤股份一矿 开采深度不断增加 ， 矿 山压力加 大， 需要 解决深部岩 巷 支护技术难题 ， 本文从客观 地质条件 、 岩石力 学性质、 主观的掘进 施工工艺等 方面分析 了岩巷破坏原 因， 并提 出了锚 网索喷 、 注 浆支护技 术方案 ， 有效控制 了深部 岩巷 的变形破坏 ， 减 少了巷修费用 ， 保证 了安全 生产。 关键词深部岩巷破坏变形主动 支护 中图分类号T D 3 5 3 文献标识码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 52 8 0 1 ． 2 0 1 4 ． 0 5 ． 5 4 De e p r o c k r o a dwa y da ma ge r e a s o n a n a l y s i s a n d m a n a g e m e nt t e c hno l o g y Z h a n g Z h i - j u n NO ． 1 mi n e o f P i n g d i n g s h a n t i a n a n c o a l mi n e c o mp a n y ， He n a n P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 1 1 Ab s t r a c t W i t h C o a l mi n i n g d e p t h a n d t h e mi n e r a l p r e s s u r e i n c r e a s e ，n e e d t o s o l v e t h e t e c h n i c a l p r o b l e ms o f d e e p r o c k r o a d wa y f a i l u r e ，t h i s p a p e r b a s e d o n t h e g e o l o g i c a l c o n d i t i o n，r o c k me c h a n i c s p r o p e r t i e s ，c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y，t h i s p a p e r a n a l y z e s t h e r o c k f a i l u r e r e a s o n s ，a n d p u t f o r wa r d t h e p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l t e c h n o l o gy ，t h e e f f e c t i v e c o n t r o l o f t h e d e e p r o c k d e f o r ma t i o n d a ma g e ，r e d u c e t h e l a n e r e p a i r c o s t s ，e n s u r e s a f e p r o d u c t i o n ． Ke y wo r d s d e e p r o c k r o a d w a y d a ma g e d e f o r ma t i o n a c t i v e s u p p o r t 平煤 股份一 矿于 1 9 5 9年简 易投产 ， 生产标高 由 一 2 5 m增加到现在的 一 6 0 0 m， 埋藏深度 已达 8 0 0 m 以 上。 目前 三个生 产水 平一 起 生产 ， 走 向长壁 采煤 法 采煤 。随着采掘活动 深度 的增加 ， 地压越 来越 大 ， 巷 道变形严重 ， 如三 水 平 丁二 回风 下 山 ， 设 计 在 岩 层 中 ， 目前断 面收缩严 重 ， 由 1 3 ． 5 m 收缩 到不足 7 m ， 经架棚维修仍然效果不理想。因此有必要分析深部 岩巷破坏 原因 ， 并采取相应对策解决 。 1 深部岩巷破坏原因分析 分析深部岩 石巷 道 的变形 破坏 因素 ， 主要是 围 岩特性 、 埋 藏深 度 、 地质构 造等原 因。另外还有 地下 水 、 岩层 温度 、 巷道层 位 、 支护参 数 、 施 工 工艺 、 施 工 质量等因素影响。 1 ． 1 岩体 强度 平煤股份一 矿 深部 巷道 围岩 主要 是 泥岩 、 砂 质 泥岩 ， 开掘施工容易 、 但 易变形 。已施 工的岩 巷变形 收稿 日期2 0 1 40 3 3 1 作者简介张治 军 1 9 7 3一 ， 男 ， 河 南洛 阳人 ， 高级工程师 ， 辽 宁工 程技术大学采矿工程专业毕业， 学士学位， 长期从事矿井建设和技 术管理 工作。 特点显示， 主要是巷道两帮位移及底鼓量 比较大。 由于泥岩 、 砂 质泥岩强度 较低 ， 对 高地应力及 应力 集 中抵抗能力不足 。 1 ． 2地 下水作 用 地下水可 以减弱岩 石的力学 性能 。经 过浸 泡后 的岩石强度明显降低， 水在压力下 的渗流对岩石有 一 定的侵蚀作用， 会持续冲刷岩石内细小的间隙， 带 走微小岩石颗粒 ， 降低 了强度， 会不断蠕变产生变 形， 最终导致巷道失修。 1 ． 3 高地应 力作 用 巷道原岩 地应 力较 高 ， 一矿 矿井 深部 区域实 测 地应力值见表 l ， 在高 地应 力作 用下 ， 迅 速 引起 巷道 变形破坏 。 表 1 井下地应 力实际测量 值 最值／ M P a 倾 角／ 。 方位角／ 。 最大主应力 3 1 ， 7 0 3 7 3 2 ． 4 中间主应力 1 8 ． 7 0 5 6 ． 6 2 0 6 ． 6 最小主应 力 l 5 ． 9 8 3 ． 7 1 0 1 ． 5 1 2 6 互堪晨 斜技 2 0 1 4 年 第 5 期 1 ． 4岩石性质的因素 经过分 析测试 岩 石矿 物组 成 ， 一矿 围 岩岩 性 以 伊利 石和高岭石 为 主 ， 伊 利石 及 高岭 土在 砂 质泥 岩 中的含量达 6 0 ％至 9 0 ％。伊利 石 、 高 岭土虽 属弱膨 胀粘 土矿物 ， 但 经地 下 水浸 泡腐 蚀 后易 泥化 、 水解 、 软化 ， 产生较 大的膨胀量 。 1 ． 5 支护形式的因素 支护形式是巷道是否迅 速破坏 的重 要 因素。合 理的支护形式 能充分 发 挥 围岩 自身 的承 载 能力 ， 实 现主动支护 、 延长 服务 年 限 ， 如锚 喷支护 、 注 浆支 护 等。相反， 被动支护如砌碹支护、 架棚支护等对巷道 维护不利， 一旦受到高地压、 动压即迅速破坏变形。 1 ． 6施 工 因素 施工采取 的工艺 、 施 工技 术及 施 工质 量对 岩 石 巷道的 稳定 有 重 要 影 响。炮 掘 施 工对 围 岩破 坏 较 大 ， 机掘施工有利于保 持 围岩稳 固。 因而 ， 施 工 中应 依据施工及客观地质合理选择工艺 ， 尽可能采用综 合机械化作业。若因巷道断面、 工程量、 外围条件确 需炮掘工艺时 ， 应积极 推行先进 的炮掘 工艺技 术 ， 如 光面爆破 。同时要合理选择爆破 材料 、 爆 破参数 炮 眼直径 、 炮眼间距 、 炮眼深度 、 炮眼角度 、 装药量 。 施工质量对 岩石 巷 道 至关重 要 ， 施工 中需要 严 格控制锚杆 、 锚索 的施 工及安 装紧 固质量 ， 同时控制 好注浆液配料 、 配 比， 做 到真注浆 、 注好浆 ， 采用 先进 的检测技术对注浆效果进行检测 。 2 对 策 2 ． 1 合理选择巷道位置及层位 1 充分掌 握地 质条 件 ， 研究 岩性 情况 ， 切忌 将 巷道布置在软岩 中， 巷 道层位应 选择 在岩性条 件好 、 无地质构造破坏带 、 同时利于 开拓 的合 理层位 ， 尤其 是巷道底板需 要布 置在 坚 硬 围岩 中 ， 防止底 鼓 引起 两帮 、 继而引起顶板变形 、 破坏 。 2 分析采 面 采动 压力 和周 围支 承压力 分 布规 律 ， 处理好采面停采线 与巷道 布置之 间的关 系 ， 并充 分考虑多层煤的 回采产生的迭加效应 。 3 合理确定巷道之间空间关系。合理安排施 工顺序 、 选择施工工艺 ， 重视每一 条巷道 的施工 对周 围巷道群的影响 ， 尽量避免巷道之间的迭加应力 。 2 ． 2 深部岩巷矿压控制理念 1 应力 恢 复 巷道 施 工后要 尽快 支护 ， 及 时承 载 ； 2 支护增强 及 时采 用 高强度 支护 手段 增强 巷 道周围空 间 ， 增 强 岩 石强 度 ， 限制 变 形 ； 3 注浆 修 复 及 时采用注浆等 手段修 复周 围破 裂 区， 提 高 围岩 自身承载 能力 。 2 ． 3 支护 方案 根据 主动支 护理 念 ， 采取 相应 的支护方 案 ， 即锚 网喷 锚 索 注浆 锚 杆 相 结 合 的方 式 。示 意 图 如 图 1 。 锚杆规 格 K M G 5 0 0型 左旋 无 纵 筋 锚 杆 0 2 0 2 4 0 0 m m， 间距 、 排距均为 7 5 0 X 7 5 0 ra m， 锚 固剂为 3卷 Z K 2 3 3 5型树脂 药卷 ， 初锚 固力 不小于 5 t ， 抗拉拔力不 小于 1 0 t ， 锚杆端部托盘规格 O 2 0 0 m m。 锚索均匀 布置 于 巷 道 拱 部 和 帮 部 ， 锚 索 规 格 2 27 5 0 0 m m， 间 排 距 1 5 0 0 2 1 0 0 m m； 锚 固 剂 Z K 2 3 3 5型 、 6卷／ 根 ； 锚 索端 部托 盘 采用 O 3 0 0 m m 钢板垫锚杆托 盘 ； 初 锚 固力 不 小于 1 0 t ， 抗拉 拔力 不 小 于 2 0 t 。钢 笆 网尺 寸 O 61 0 01 0 0 ra m， 喷 厚 1 2 0 m m， 砼 强度 等级 C 2 0 。 注浆支护参数选择 深部注浆孔深度 3 ． 5 m， 浅部 注浆孔深度 2 ． 0 m， 浅 孔 、 深 孔 注浆 锚 杆 相互 间 隔布 置 ， 间排距 1 5 0 01 5 0 0 m m， 误差 5 0 m m。深部 注浆 锚杆长 3 ． 0 m， 浅部 长 1 ． 6 m。浅 部 注浆 压 力 控 制在 2 ． 5～ 3 ． 0 MP a ， 深部 注浆压力控制 在 3 ． 0～ 5 ． 0 MP a 。 图 1 注 浆 锚 杆 支 护 示 意 图 2 ． 4施 工工 艺 1 优先选用岩巷掘进机机械 化掘进施 工 ， 在岩 石硬度 系数 6 ， 掘进 机切割 困难 时考虑采用 炮掘施 工， 施工 中根据 客观地质条件条件及 时修改施工 工艺 。 2 合理安排生产工序， 使各道工序在空间、 时 间上有序开展 ， 积极推行正规循环作业 。 3 引进 全液压 钻车打进尺 眼， 提 高炮 眼施 工质 量和掘进单进水平 。 下转第 1 5 3页