深部开采岩石巷道支护方式探索.pdf

2 0 1 1 年第3 期鸯娃晨十技 2 3 深部开采岩石巷道支护方式探索李学民龙煤集团鹤岗分公司兴安煤矿，黑龙江鹤岗 1 5 4 1 0 2 摘要该文根据兴安煤矿深部矿压显现特点。分析了锚网喷一次支护及“ 喷一锚一喷” 、 “ 锚一网一喷” 二次支护的支护工艺特点，提出了深部岩巷二次支护方式及二次支护的确定方法。关键词深部软岩二次支护松动区中图分类号 T D 3 5 3 文献标识码B 目前，鹤岗分公司兴安煤矿已进入四水平标高一 5 OOm，地表垂深 7 3 07 5 0 m开采，软岩特性十分明显。围岩应力随着开采深度的增加越来越大。以往的 “ 锚、网、喷” 支护方式对服务年限较长的巷道也越来越不适应。因此针对深部主要巷道支护困难，兴安煤矿在四水平北 1 1 层一区三段总机道施工过程中，根据巷道实际围岩状况采用了喷、锚、喷、锚、网、喷支护工艺，取得了显著效果。 l 深部主要巷道支护方式选择 1 ． 1 “ 锚一网一喷” 一次支护工艺通常采用的 “ 锚一网一喷” 支护其施工顺序是巷道掘出后先初喷，打锚杆，然后挂网，复喷。这种支护的问题是 1 金属网在外喷层里面，受力不合理。混凝土的抗压强度大，抗拉强度小，金属网放在里层，正是增加了混凝土抗压强度，而井下喷层主要受拉应力破坏，因此先挂网对喷层受力不合理； 2 所挂金属网网格小，该矿采用网格 5 0 5 0 ra m ； 3 根据矿压测试资料分析，巷道从原始状态开掘后，矿压有一个剧烈的活动期和活动范围，这个活动期和活动范围与所处的围岩状况、开采深度有着十分重要的关系。传统的支护形式是在剧烈的活动期尚未过去时，巷道已经完成永久支护，因此易造成巷道支护破坏，影响巷道支护质量。所以说传统的支护形式已不符合深部矿压显现规律； 4 由于深部围岩较松软，加之部分职工素质低，控制爆破掌握不好，所以巷道质量差，超挖、欠挖造成巷道周边凹凸不平，当围岩松软，变形量大的时候，锚杆和金属网起不到锚固和保护喷层的作用，往往出现喷层和围岩脱落，锚杆失效，导致巷道严重变形甚至冒顶。如兴安矿施工的四水平北 1 1层三段机道，前 1 0 0 m采用传统的“ 锚一网一喷” 支护并且局部加打锚索，前面掘进时，后面巷道已严重变形，又重新架设 U 收稿日期 2 0 1 01 01 9 作者简介李学民 1 9 6 5 一，男，黑龙江鹤岗市人、 1 9 9 1 年毕业于鹤岗工学院，现任龙煤集团鹤岗分公司兴安煤矿开拓区付区长。大专学历，工程师，研究方向煤矿支护。形棚，补打锚索，开帮、挑顶重新支护。而在开门 l oom 后采用下述的二次支护新工艺，巷道目前已施工一年多，状况仍然较好。 1 ． 2 “ 喷一锚一喷” “ 锚一网一喷” 二次支护工艺采用“ 喷一锚一喷” “ 锚一网一喷” 复合支护结构其工艺流程是第一阶段为初喷初锚。巷道掘出后找掉危石、浮石，立即喷混凝土，充填爆破后产生的岩面裂隙，阻止危岩冒落，并封闭围岩防止其潮解风化，混凝土初凝后，立即打眼安装锚杆，再拉线复喷，复喷厚度要达到设计的 8 0 ％，作为第一次支护，以适应出现的剧烈变形期。待围岩变形缓和后，再进行二次支护，控制松动带的发展。这种复合结构外层锚杆和金属网不仅锚固围岩，而且将喷层、金属网、围岩组合在一起，保正了喷层的完整性。即使在围岩变形作用下，喷层出现局部裂纹因为有金属网的保护，也不剥落和扩大。这种支护形式有以下特点 1 二次支护工艺和支护性能符合深部巷道矿压显现规律； 2 复合支护结构充分发挥锚杆、网和喷层的相互增强作用。传统的锚网喷支护，网与锚杆多采用铁丝拴网或压网的方式，造成网与混凝土喷层和锚杆连接不牢，新的支护方式即二次支护时锚杆压网又充分利用一次支护安装锚杆所预留的铁丝拴网，保持了整个复合支护体的完整性； 3 新的支护工艺不仅能够及时给爆破后围岩以封闭和支撑，又能在围岩剧烈变形和趋于稳定时进行永久支护，使永久支护结构免遭围岩剧烈变形的破坏，是解决深部主要巷道支护问题的有效支护手段。 2“ 喷一锚一喷” 、 “ 锚一网一喷“ 二次支护时机的确定二次支护的关键是确定二次支护的时间，时间过早，巷道处于开挖剧烈变形状态，二次支护易引起变形破坏，达不到支护的效果；过晚不利于控制松动区进一步发展。二次支护一般选在巷道开挖后围岩基本稳定时较好。巷道开挖阶段的围岩移动特征，主要取决于围岩的物理性质和围岩中的应力大小，受采动影响、地质构造、地压大小等影响，不同地点开挖时间不同，具体需经过矿压观测确定。经多次实地观测兴安矿区四鸯撼晨舛枝 2 0 1 1 年第3 期水平北部，二次支护时间为巷道开挖后 1 5～ 3 0 d 。 3 工程案例 3 ． 1巷道概况兴安矿四水平北 1 1 层三段机道，位于四水平北部一区，埋深 7 5 0 m，巷道标高一5 0 0 m。服务年限 2 0 a ，沿 1 1 层煤底板，灰色中砂岩和灰色页岩，中间有一断层，落差 2 m，倾角 8 0 。，设计断面 S 净1 2 m 2 ， S 掘1 3 ． 2 m 。 3 ． 2 支护形式一 5 0 0 m标高 1 1 层三段机道，巷道埋深大，围岩呈软岩特征，开门前 1 0 0 m采用了传统的锚、网、喷支护后发现巷道变形严重，采用 u型铁棚喷支护，根据巷道实际地压观测，经研究决定采用“ 喷一锚一喷” 、 “ 锚一网一喷” 二次方式，喷厚由原来的 l O O m m改为 1 5 0 ra m，锚杆采用 2 0 m m左旋无纵筋螺纹钢材质，树脂药卷，锚杆间排距 8 0 0 8 0 0 m m，锚杆长度 1 ． 6 m。 3 ． 3 二次支护时间的确定巷道开挖后组成观测小组，进行了巷道表面位移、深部位移及压力观测，经观测分析，在巷道开掘 l 5～ 2 0 d 后围岩基本稳定，所以二次支护时间确定为开掘后 1 7 d 。 4结论及建议 “ 喷一锚一喷” 、 “ 锚一网一喷” 二次支护能有效地释放初压，适应深部软岩巷道的变形特点，并且安全可靠，经济合理，技术可行。但是，巷道的变形破坏既取决于围岩自身强度特性和力学特性，又取决于围岩应力，因而同一种支护形式在岩性不同的条件下，支护效果也不相同。根据矿压观测结果，在顶板破碎有煤或有地质构造的地带，二次支护还是不能充分有效地控制围岩变形，针对这种情况，建议开拓大巷最好布置在煤层的顶板底地板中，避免开煤层，如果穿煤层或过断层及岩层破碎带，应在二次支护的基础上增加锚索支护，两者联合能更有效地控制围岩变形。上接第2 2页系统的报警功能，对轴承和定子温度、轴承振动等重要指标进行监测，实施报警，并保存报警现场的数据信息，提供查询和打印功能。另外，系统还采集信号预处理历史数据处理 P L C 变量定义 P L C 设备组态通道连接 I 通道调试 I 理 a 信号预处理功能块每分钟报表报表生成报表打印报表查询历史曲线温度曲线 c 历史数据处理功能块引入了安全机制、用户登陆等功能，避免了由于人为的误操作所引发的故障或事故。实时数据处理西隍度曲 L 动曲 d 报警机制 2 6能块图2 软件系统主要功能块 4 应用喜嚣萎自2 0 1 0年 6月 1日投运以来，系统运行安全可据，对通风系统安全运行起到重要作用，同时具备数据靠，系统界面生动丰富，操作简单，数据准确度高，真实远传与信息共享功能，提升了煤矿通风管理的数字化、网络化水平。～一一～一～一一一～