大压力巷道支护技术的实践.pdf

江西煤炭科技 J I ANGXI C OAL S CI ENCE TE CHNOL OGY 2 0 0 9年第 1 期 NO．1 2 0 09 中图分类号 T D 3 5 3 大压力巷道支护技术的实践 罗有根 江西英岗岭矿务局伍家煤矿 ， 江西 高安 3 3 0 8 0 8 文献标识码 C 文章编号 1 O O 6 2 5 7 2 2 0 0 9 0 1 一O O l 4 一O 2 Pr a c t i c e o n S u p p o r t i ng Te c h n o l o g y o n La r g e P r e s s u r e Tu n n e 1 ． Lu o Yo u g e n W u j i a C o l l i e r y ，Yi n g g a n g l i n g Mi n i n g B u r e a u， Ga o a n ，J i a n g x i ，3 3 0 8 0 8 O 前 言 伍家煤矿东下 山采区巷道深度 已达到 5 5 0 m左右 ， 从 采 区的轨道下 山及 回风下山的维护状 况可以看 到， 随着 采 深 的增加 ， 巷道 明显呈 现高应力特 征 ， 围岩 持续变 形 和底 鼓 ， 采用金属梯形 棚子支 护和锚杆 、 锚索支 护都不 能有 效 控制 围岩变形 。如东采区东翼 回风下 山 ， 巷道设计净 断面 2 ． 8 mX2 ． 4 m， 采用锚 网支护 ， 巷道掘进不到一 年时间 ， 断 面变成 1 ． 5 m1 ． 2 m， 有的地方甚至更 小 ， 导 致东翼 回风 下 山不能正 常使用 。大压 力巷道支 护成 为制约伍 家矿 生 产发展和高产高效 的瓶颈。 1 大压 力巷道破坏原 因 1 围岩松 软破碎 ， 承载能力低 由于高地压或构造应力 的影 响， 使得支护 体 中较为 薄 弱的空间出现变形 ， 支护体 内的岩石松 动 ， 形 成危岩 ， 再 加 上巷道顶 、 底 板及两 帮为泥岩 、 煤层 ， 强度小 ， 使危岩范 围 不断增加 ， 形成破 碎 区并 向纵深 发展 ， 锚 固围岩 自承圈破 坏 ， 从而导致巷道支护发生破坏 。 2 支护不符合深部地压显现规律 巷道埋深达 6 0 0 m左右 ， 围岩所承受 的垂直应力和水 平应力都很大 ， 巷 道开挖后 ， 应力在分 布平衡过 程中表现 出压力大 、 持 续时 间长的特点 ， 支 护刚度较大 ， 强度不 足， 破坏后由于岩石蠕变特 点 ， 使得 巷道不 断收缩 、 变形 ， 最终 导致支护体失稳。 3 支护结构不合理 1 现有支护 手段往往 未及时对 围岩进行封 闭 ， 造成 巷道开掘后 围岩遇水崩解 、 软化 ， 并有一定 的膨胀性 ， 强度 降低 ， 塑性 区增大。 4几 点体会 1 在探水 线确定 准确 的情况 下 ， 一 次性完 成钻 孔探 水 ， 可减少钻机搬迁次数 。 2 使用 的钻探施工设备必须满足探放水工作的要求 ， 并聘请专职钻机操作人员进行施工操作 。 3 在施工放水孔前必须施工带放水控制闸阀的密 闭， 密闭技术参数确定要视围岩特性决定 。 4 如测量成果不能确定钻孔方位 ， 须采取多方位 预埋 预 留管 ， 经 多孑 L 钻进才能成功实施放水 。 5 放水过程 中容易出现煤矸阻塞钻孔 的情况 ， 可用无 ] 4 缝钢管接高压水进行疏 通 ， 也可用 ffP 2 5 m m／ 3 m两端攻丝 ， 用管接头现场联 接成 长管 ， 人工 疏通 ， 但一 定要用 两排木 柱作保护 ， 将钢管 从两排 木柱之 间插入 孔中 ， 人员 站在木 柱外侧用力通入 ， 统一指 挥 ， 严禁 人员直 冲管端站立 或在 无木柱保护地段用力通管。 作者简介 王少军 1 9 6 9 一 ， 男 ， 江西丰城人 ， 大专文化 ， 助理工程 师， 现任丰城河东煤矿矿长。 收稿 日期 2 0 0 8 1 1 2 1 编辑 郭正义 2 底板不 进行支护 。底板 鼓起后进 行落 底处 理 ， 造 成两帮 围岩进一步松动 、 变形 ， 两帮位移严重 。 2 大压力巷 道的 支护原则 1 增 强围岩的约束 能力 ， 限制破碎 区向纵深发展 解决 问题 最直接 的手 段就 是增加 支 护体强 度 。在 支 护手段上 比较有效 的方法是采 用高强度 锚杆 、 锚 索、 网 梁 联合支 护 ， 进一步改善 围岩力学性能 ， 增强 围岩约束力 。 2 注浆改善围岩力 学性能 ， 同时改善锚杆锚 固基础 通过注浆 加 固， 提 高 围岩的 整体性 和 自身承 载 能力 ， 使整个 加固的岩体能 有效地 同锚 杆有 机地 结合 为一个 整 体 ， 提高破碎 围岩中的锚杆锚 固力 。 3 适时进行二次支护 巷道开挖 进行一 次支护后 ， 要 不断地对 巷道进 行变形 量观测 ， 两帮及顶底 板变 形量超 过允 许值 时 ， 要 进行 二次 支护 ， 二次支护主要 是重新 打眼注浆 ， 加 固围岩 ， 使 降低 的 围岩承载能力重新 得到 加强 ， 然 后 视具体 情况 补打 锚杆 、 锚索加强支护 ， 从而 达 到适 应深 部 围岩变 形规 律 ， 改 善支 护体结构的 目的。 3 工 程 试 验 按上述原 则 ， 对 采区东翼 回风 下山 的支 护方式 进行 了 调整 ， 并在采区东翼 回风下 山进行 了支护实践 。 1 巷道 围岩基本条件 采区东翼 回风下 山沿 6 煤层布置 ， 煤层平均 厚度 1 ． 6 m， 煤质中硬 ； 直接 顶为砂 质泥岩 ， 厚度为 8 ． 0 m， 直接底也 为砂质泥岩 ， 厚度为 7 ． 5 m。巷道埋深 7 6 0 m9 5 0 m。 2 支护方案 以巷道围岩控 制效果 好 ， 支 护成本 低 ， 掘进 速 度快 为 原则 ， 根据巷道围岩 的生 产地质 条件 ， 通过对 围岩 应力 及 变形状态分析 、 比较 ， 辅 以理论计算 进行校核 ， 初步确定 了 以下支护方案 1 断面。东翼 回风下 山沿 6 煤层顶板施工 ， 采用矩 形断面 ， 锚 网支 护 ， 考虑 到巷道埋 深大 ， 应 力高 ， 围岩变 形 量较大 ， 因此巷道净 断面设计为 4 ． 0 m 宽 3 ． 0 m 高 。 2 顶 板支护 。每排采 用直径 2 2 mm、 长度 2 4 0 0 mm 的高强 度左 旋螺 纹 钢锚杆 7根 ， 间排 距为 6 0 0 mmX 7 0 0 mm， 树脂药卷 加长 锚 固， 锚 固剂 采 用双 速 2 3 6 0和 Z 2 3 6 0 各一支 ， 锚 固长度 1 ． 6 m， 铺设 8 丝金 属 网和 1 6 mm 圆 钢焊制 的钢筋梯子梁 。锚 索加强支 护参数 为 每 隔 1 ． 4 m 布置 2 根 1 5 ． 2 4 m m 的小 孔径 预应力锚 索 ， 间距 1 ． 4 m， 锚索长 8 ． 6 m， 每根锚 索采 用 的树脂药 卷 为双速 2 3 6 0和 Z 2 3 6 0各一支 ， 锚 固长度 1 ． 5 m。 3 两 帮支护 。采用直径 2 0 mm， 长度 2 1 0 0 mm 的高 强度左旋螺纹钢锚 杆支 护 ， 两 帮均 为 5根 ， 间距 6 0 0 mm， 排距 7 0 0 mm， 树脂 药 卷加 长锚 固， 每根 锚杆 采用 C K2 3 3 5 和 Z 2 3 6 0各一支 ， 锚 固长度 1 ． 3 m， 两帮均铺设 8 丝 金属 网和 1 6 mm 圆钢焊制的钢筋梯子梁 。 4 喷射混凝土 ， 厚度为 1 0 0 mm， 封闭 围岩 ， 作为永久 支护。同时可 以保证注浆压力 ， 改善注浆效果 。 5 注浆加固围岩。 6 巷道变形量超过允许值 时， 重新注浆加 固围岩 ， 并 打锚索 、 锚杆 加固。 3 注浆加 固方案及工艺设计 1 注浆加 固材料 。选 用 Z KD高水速凝材 料 ， 不仅 能 及时有效地固结破碎岩 体 ， 而且 能适应 围岩的较大变形 。 2 注浆加 固工艺 。 ① 注浆系统选择 。考虑井下施 工条件 限制 ， 选择双液 注浆系统 。 ② 注浆时期 的确定 。及 时注浆能使 围岩保 持较高 的 承载能力 ， 有效 约 束 围岩 变形 。根据 巷道 变 形 的一 般规 律 ， 掘后 2 ～3天 内其变形量 为 5 ～l 5 ， 如 此时注浆其 后续变形将 由于围岩被加 固而受到有效控 制 ， 故注浆越及 时 ， 控制效果越 好 。考虑 到浆 液 固结 的岩体 强度 ， 裂 隙 的 发育程度 ， 所须控 制 的围岩变 形量及 注浆工 艺等 因素 ， 从 注浆作业方便和尽量发挥注浆加 固的作用 出发 ， 确定工业 性试验 中的注浆加 固在掘进后 1个月左右进 行。 ③ 注浆孔深度 。由于注浆对裂隙宽度有一定的要求 ， 而围岩裂隙宽度 由外往里逐渐变小 ， 一般地注 浆孔深度应 小于裂隙发育 围岩 深度 ， 因此 ， 根据裂 隙发育 的经验 公式 计算出注浆孔深度取 4 m。 ④ 注浆孔布置 。巷道两帮、 底 角围岩是巷道 受力最大 的部位之一 ， 是 注浆 加 固主要 部位 ， 注浆 孔 间距 定为 1 ． 2 m， 排距 为 1 ． 4 m。 ⑤ 注浆压力 。注浆终压 控制在 1 MP a 3 MP a 之 间。 注满后 ， 浆液停止不动 ， 保持终压不变 ， 维持 1 m i n 3 m i n ， 以保证 注浆充填 程度和 密实性 。 4 试 验 效 果 目前 ， 我矿西 翼 回风下 山采用锚 、 注支 护技术 已施 工 1 2 0 0 m 巷道 ， 通过对巷道顶板移近量 ， 两帮移近量 、 底鼓量 等进行观测 ， 巷道顶板下沉量控制在 1 0 0 mm之 内， 两帮移 近量及底鼓量控制在 2 0 0 mm之 内 ， 仅有个别地 段底鼓 比 较严重 ， 我们采用 拉底及 二次 注浆 加固后 ， 底鼓也 得到 了 有效控制 。该巷道锚 注支护取 得 了比较理想 的效果 ， 是 大 压力巷道支护 比较成功的一例 。 作者简介 罗有 根 1 9 6 6 一 ， 男 ， 江西 丰城人 ， 工程师 ，长 期从 事 煤矿安全生产 、 技术管理工作 ， 现任英 岗岭矿务局伍家煤矿矿长 。 收稿 日期 2 0 0 8 1 O l 9 编辑 叶忠群 1 5