采用锚网梁索喷修复软岩巷道.pdf

文章编 号1003- 5923200401- 0017- 02 采 用 锚 网 梁 索 喷 修 复 软 岩 巷 道 王建团 连云 港市 白集煤 矿,江苏 徐 州 221137 摘 要通过对该矿三水平主暗斜井软岩段巷道破坏机理分析,在借鉴该矿以往维修软岩巷道成功实践 的基础上,提出了采用锚网梁 锚索 喷混凝土联合支护修复该巷道的方案,详细阐述了支护参数的选择、 施 工工艺及其支护效果。 关键词锚网梁;锚索;喷混凝土;联合支护;软岩 中图分类号T D 353.6 文献标识码B 1 工程概况 白集煤矿三水平主暗斜井因深部地压及岩性 的影响,造成了位于软岩地层中的部分井筒发生了 严重变形破坏,断面收缩率达 35 ～40 ,影响了 该井筒的正常提升运输,需对破坏严重地段进行修 复加固。 需维修加固段位于- 660～- 770 m之间,总 工程量达 160 m。所处岩层层位主要包括页岩、 粉 砂岩、 砂质页岩和杂色页岩。且在- 750～- 760 m 之间有一 F10正断层,落差在 20 m 左右,由于该断 层的存在,造成该区域内的围岩极其破碎,维护很 困难。 2 维修加固方案的选择 2.1 原维修采用的支护形式 原来维修该软岩巷道,主要采用了两种支护形 式锚喷网支护及马蹄形棚、 喷混凝土联合支护。 前 一种支护结构选型为 Φ 16 m m 园钢、 1600 mm长 锚杆,用两卷 250 mm长快硬水泥药卷锚固,配以 8 mm厚的平托板,锚杆间排距 700 700 mm,采用 10 菱形铁丝网。其巷道变形表现为,有的锚杆被 整体拉出,有的锚杆从丝口根部被拉断,绝大部分 托板被拉挤成凹形。 后一种支护形式中马蹄形棚是 用 11 矿 工 钢 冷 轧 弯 制 而 成 的 封 闭 结 构, 棚 距 800 mm,棚后铺设 8 金属压花网,外喷混凝土进 行充填。其变形速度比前一种稍慢,主要表现为马 蹄形棚帮腿先被压弯,个别棚连接丝扣受挤崩落, 引起混凝土体开裂失稳,便巷道断面整体内缩。 分析前述破坏情况可知该暗斜井软岩变形主 要是由于其长期流变而引起的膨胀应力造成的。 其 变形速度和破坏程度往往因支护体的局部失稳而 逐步加剧,最终引起围岩松动圈的扩大导致巷道整 体失稳。 2.2 维修加固方案的选择 根据以上分析,要对该破坏巷道进行有效支 护,须采用具有一定柔性、 高支护阻力的支护结构。 为此,在借鉴以往维修软岩巷道成功经验的基础 上,提出了采用锚网梁索喷联合支护形式维修加固 该井筒的方案。 3 支护参数的选择 3.1 支护材料的选择 锚杆Φ 18 mm左旋无纵筋螺纹钢。 锚索Φ 15.24 mm低松驰、 高预应力钢铰线。 网10 菱形铁丝网。 梁Φ 16 mm圆钢制成的钢筋梯。 托 板锚 杆 托 板 选 用 d 12 钢 板 制 成 100 100 mm半球形托盘,锚索托板选用 d 16 钢板制成 200 150 mm的平托板。 锚固剂锚杆选用 Z2335 型树脂药卷;锚索选 用 Z2350 型树脂药卷。 3.2 支护参数的确定 1 锚杆长度 按下列公式确定。 L L1L2 L3 收 稿日 期2003- 06- 15 作 者简 介U王建团 1965- ,江苏 徐州 人,1987 年 7 月毕 业于徐 州煤 炭工业 学校 采煤专 业,现任 连云港 市白 集煤矿 生产技 术科 科长。 71矿山 压力与 顶板管 理 2004.№ 1 式中 L锚杆长度,m m; L1锚杆外露长度,取 100mm; L2 实测软岩松动圈,mm;用 BA - Ⅱ型 测试仪测得该软岩段松动圈厚 1600 ～1800 mm,取 1800 mm; L3 锚入稳定 岩层的深度,取 400 mm, 计算得L 2300 mm。 2 锚杆间排距 锚杆间排距一般不超过锚杆长度的 1/2,以有 利于压力拱的形成。这里取 800 mm。 3 锚索长度 按我矿经验,锚索长应大于 3 倍的围岩松动圈 厚度或锚入坚固岩层中 1.2 m以上,据此,选择锚 索长 6 m。 4 锚索布置 每组三根,正顶一根,两帮各一根,每隔 2 棚即 1.6 m布置一组。 5 锚杆及锚索锚固剂的使用 按照端锚锚杆设计锚固力不小于 100 k N 的 要求,每根锚杆使用 2 卷 Z2335 型树脂药卷;顶锚 索 用 3 卷 Z2350 型 树 脂 药 卷, 预 应 力 不 低 于 150 k N ;两帮锚索采用注浆全长锚固,预应力不低 于 120 k N 。 6 钢筋梯布置 钢筋梯按巷道断面形状弯成弧形,每棚 2 块, 两帮底脚沿巷道方向安装钢筋梯,见图 1。 7 喷混凝土厚度 初喷 50mm,复喷 70mm,但必须封严盖全锚 杆,钢筋梯。巷道支护断面如图 2。 图 1 钢筋梯结构示意 图 2 巷道支护断面图 1- 锚 杆;2- 锚索 ;3- 菱 形网;4- 钢 筋梯 4 施工工艺 按设计断面刷帮挑顶,并尽量保证巷道成形规 整,及时进行初喷封闭围岩。初喷后打安锚杆、 挂 网、 安装钢筋梯。 锚杆间排距、 角度必须符合设计要 求,锚杆螺丝要用机械扳手上紧,托板要贴紧钢筋 梯, 钢筋 梯 要 贴 紧岩 面。网 压 茬 100 mm, 扎 距 100 mm。 扎丝规格不小于菱形网铁丝规格,网片必 须用机械张力拉紧。 按设计滞后距离安设预应力锚 索,锚索须装在钢筋梯孔格内。锚索锁具外钢铰线 长度不大于 100 mm,以保证巷道有效断面,最后 进行一次性复喷成巷,成巷后坚持洒水养护混凝土 体 14 d 。 5 支护效果 在该暗斜井维修过程中,每隔 30m 埋设一组 “十字” 型测点,用 A D L - 2.5 型测杆读数。通过现 场观测发现,受维修动压 影响,在距 维修点 25～ 30m范围内,刚修过的巷道变形速度两帮为 0.1～ 0.2 mm/d ,顶底移近速度为 0.2～0.4 mm/d 以底 鼓为主,而在滞后维修点 30 m 外的巷道除由于 底鼓使顶底移近速度变化仍较为明显外,两帮变形 速度基本稳定在 0.05～0.1 mm/d 。从时间上分 析,巷道从开始维修到修完后变形趋于稳定的时间 一般在 25 d左右,趋于稳定时巷道最大位移量两 帮为 4.8～6.0 mm,顶底为 11.2～14.5 mm。而此 时巷道支护结构无任何混凝土体开裂和剥落现象, 这表明采用上述支护形式对该软岩破坏井筒进行 维修效果较为显著,基本能有效控制围岩变形。 6 结语 1 实践证明,通过对软岩巷道破坏机理分 析,选择合适的支护形式是有效解决软岩支护问题 的基础环节。 2 锚杆支护属主动支护,通过增加锚杆长度 和强度,使锚杆安装时能产生较大的预应力,对围 岩提供了较大的轴向及横向支护阻力,随着围岩的 膨胀变形,支护阻力迅速增加,充分发挥了围岩的 自承能力,使围岩抗压强度增加,有效地控制了巷 道的变形。 3 钢筋梯的使用,不仅使巷道围岩表面的抗 拉和抗剪断力得到增强,且由于复喷混凝土层形成 整体后增加了支护层的整体抗压强度。 下转第 21 页 81 2004.№ 1 矿山 压力与 顶板 管理