采空侧巷道围岩加固与底鼓防治技术探析.pdf

匝 esl e 山 西 煤 炭 s H A N ． M E 。 T A N f I a n a H 0 S n r∞LU 四 孺 茼 一 l M 七 l I N 文章编号 1 6 7 2 5 0 5 0 2 0 1 3 0 5 0 0 4 2 0 3 第3 3 卷第5 期 采空侧巷道围岩加固与底鼓防治技术探析 代 1 ． 太原理工大学矿业工程学院 ， 山西太原 星 ， 0 3 0 0 2 4 ； 2 ． 山西省煤炭工业厅 ， 山西太原0 3 0 0 1 2 摘要 煤炭 开采进入深部以后 ， 凸显许 多问题 ， 例如 采空侧巷道的较 大围岩 变形 ， 严重影响巷道的安全使 用。 针 对阳 泉煤业集团公司二矿 4 7 0水平南翼主运皮带巷围岩变形的研究， 探析普通水泥注浆加固及化学注浆加固改善巷道维护状 况， 较 大程度地 降低 了采空侧巷道维护难度 ， 确保 了矿 井安全 生产 ， 并促进 了采空侧巷道 支护技 术的发展。 关键词 围岩 变形 ； 深部 开采 ； 底鼓 ； 注浆加 固 中图分类号 T D 3 5 3 文献标 识码 A 随着我国煤矿开采逐渐进入深部， 采空侧巷道围岩 变形明显增大 ， 底鼓现象普遍显现， 严重影响煤矿运输 和巷道安全。 对采空侧巷道围岩控制及底鼓防治成为一 个焦点。 采空侧巷道由于受到周围巷道及回采工作面影 响， 处在复杂应力状态， 容易引起底鼓及围岩变形。 此现 象在阳泉煤业集团公司二矿 4 7 0水平南翼主运皮带巷 更加明显； 本文针对该巷底鼓防治提 出工程方案， 探究 采空侧巷道围岩变形及底鼓防治方法， 提高巷道维护效 果【 1 。 1 采矿地质条件 阳泉煤业集团公司二矿 4 7 0 水平南翼主运皮带巷 的井下位置 工作面东为 4 7 0 水平南翼回风大巷 ， 西部为 七采区、 九采扩区、 六采区， 南部为 4 7 0 水平南翼大巷绕 道 ， 北部为四采区 ， 掘进长度 5 2 7 2 1 T I 。该巷道掘进 2 0 0 1T I 时测得底鼓量 0 ． 5 m至 1 ．0 m之间， 部分底板经起底后又 发生底鼓， 目前已经铺设临时皮带巷道， 见图 1 。 ， ， ； 七采集中皮带 1 采区 1 3 2 l 运皮带系统巷 r ， 同 喇 七 鲁 蘩 -_■ - 、 l V 、 运输大巷 ， 1 J、 五采区 图 1 巷道平面布置图 2 工程方案设计 主运皮带巷 目前 已施工 3 8 0 m， 现对底鼓区域横贯 42 南 2 0 0 1T I 段范围内已破坏的巷道进行起底 2 0 0 m m， 依 照设计采用注浆锚杆 2 5 mm x 2 0 0 0 I T l m 、 注浆材料、 钢带或梯子梁、 高强锚杆 B H R B 6 0 0 组成联合支护 ， 对 底板、 底角加固。试验分两部分 化学浆液加固 1 0 0 i n ， 水泥注浆 1 0 0 i n 。先用风镐将已破坏煤层底板强行起底 2 0 0 m m， 将底板清理后 ， 在底角两侧 、 底板安设 中空注 浆锚杆， 对底角、 底板进行锚杆注浆加固， 并在两排注浆 锚杆之间布置高强锚杆， 施工结束后 ， 恢复原底板标高。 2 ． 1 普通水泥注浆方案 采用普通水泥注浆加固时， 在巷道横断面的底板上 布置 5 个注浆孔， 孔深 4 ． 0 1T I ， 朝掘进方向， 每循环加固 3 ． 0 i n 。两个循环之间， 底板另加一排加强锚杆 ， 每排 2 根， 每根位于相邻 4个注浆孔的中间。加强锚杆采用树 脂药卷固定。注浆材料采用水泥 一 水玻璃 ， 使用小型多 功能气动注浆泵 ， 采用双液注浆系统 ， 见图 2 。 施工工艺 打眼 使用风钻套钎打眼， 眼孔直径 4 2 m m 一安装中空注浆锚杆一安装封 口器一用高压胶管 连接注射枪和注射泵一将两根吸管分别插入装有水泥 和水玻璃的桶内一开泵注浆一冲洗机具一停泵一拆卸 注射枪。 注浆压力 1 ． 5 ～ 4 M P a ， 施工时应注意注浆压力达 到 4 M P a 或出现大面积漏浆 f 漏浆量等于泵的注人量 时， 即可换孔注浆或停止注浆。 2 ． 2 化学注浆方案 采用化学注浆加固时， 在巷道横断面的底板上布置 3 个注浆孑 L 一个孔位于巷道 中部 ， 男两孔靠近两个拱 脚处 ， 钻孔方向与水平面的夹角 4 5 ～ 6 0 。， 孔深 4 ． 0 m， 朝掘进方向， 每循环加固 3 ． 0 m。两个循环之间， 另加一 收稿 日期 2 0 1 2 1 l 一 2 7 作者简介 代军 1 9 7 6 一 ， 男， 山西文水人， 在读工程硕士， 研究生， 经济师， 研究方向 矿业工程。 第3 3 卷第5 期 2 0 1 3 年5 月 山西 煤炭 SHAN XI MEI TA N 嚣 轩 2 l i 加强锚杆 加强锚杆 图 2 水泥注浆示意图 排加强锚杆 ， 每排 2 根 ， 每根位于相邻 4 个注浆孔的中 部。 加强锚杆采用直接注入化学浆液固定。 注浆材料采 用 MP 3 6 4 ， 使用小型多功能气动注浆泵 ， 采用双液注浆 系统， 见图 3 。 繁 j 一 n 帮 锚 杆 晷 g { 7 8 6 0 g √g l5 妻 1 0 0 0 罐 强 ’ 强 妊 i ⋯ 1 6 0 0 i 。。 荟 一 ． ． 2 2 o o 单位 m m 图 3 化 学注浆示意图 施工工艺 打眼 使用风钻套钎打眼 ， 眼孔直径 4 2 m m 一安装中空注浆锚杆一安装封 口器一用高压胶管 连接注射枪和注射泵一将两根吸管分别插入装有美 固 M P 3 6 4树脂桶内一开泵注浆一冲洗机具一停泵一拆卸 注射枪。注浆压力 4 ～ 1 2 MP a ， 施工时应注意注浆压力达 到 4 ～ 7 M P a 或出现大面积漏浆 漏浆量等于泵的注人量 时 ， 即可换孔注浆或停止注浆。 VOI ． 3 3 NO ． 5 Ma y 2 01 3 3 工程应用效果 1 测点布置 巷道矿压观测 ， 从注胶段处 4 2 0 指示 牌后 1 0 I n 位置布置第一观测断面， 4 2 0 指示牌前 2 0 1 T I 位置布置第二观测断面， 4 2 0指示牌前 7 0 m位置布置 第三观测断面 ， 见图 4 ； 在这三个断面观测注胶前后断 面的整体变形 、 顶底板下沉量、 锚杆上力的变化情况。 第一观测 4 2 0 第二观测 第三观测 断面 牌断面 断面 断面 5 0i n 图 4 测站布置情况示意图 2 监测效果 4 7 0巷道设计断面宽 4 ． 4 m， 高 2 ． 8 m； 注浆前巷道断面宽 3 ．7 ～ 4 ． 4 m， 高 2 ． 2 9 2 ． 7 3 m。 注浆前及 注浆 6个月后的监测情况 ， 如表 1 所示。 表 1 巷道变形量监测结果 ， m 断面 1 断面 2 断面 3 注浆后 注浆后 注浆前 项 目 宽 高 宽 高 宽 高 注浆前 4 _3 5 2 _ 3 9 4 ．4 2 ．6 5 4 - 3 5 2 ． 4 9 注浆后 4 - 2 2 ． 1 7 4 ． 2 5 2 3 6 4 - 3 2 ．0 4 顶板下沉 O ． 1 2 o ． 1 4 o ． 1 4 底鼓量 0 ． 1 0 0 ． 1 5 O _3 5 两帮移近量 O ． 1 5 0 ． 1 5 0 ． O 5 由表 1 看出 a ． 注浆前后 ，巷道顶板的变化量不明 显。 b ． 注浆后 ， 巷道顶板下沉量增大， 底鼓量较小； 而未注 浆的区域， 巷道底鼓量较大， 是未注浆段底鼓量的 3 倍左 右。c ． 注浆后 ， 虽然底鼓量减小了， 但两帮的移近量增大。 4 结束语 1 底板加 固后 ， 巷道两帮及顶板变形会有一定程度 的影响。巷道综合治理中， 要充分考虑巷道顶底板和两 帮的变形量 ，使他们的各 自变形控制在一个合理范围， 从而达到综合治理 目的。 2 注浆使得支护结构的断面尺寸加大， 降低了支护 结构中产生的拉应力和压应力 ，因此能承受更大的荷 载， 从而提高支护结构承载能力， 扩大支护结构的适应 性。保证巷道稳定。 3 化学注浆 较水泥 一水玻璃注浆 加固效果更好 一 些， 施工速度快， 工人劳动强度小 ， 但成本较高。 参考文献 【 1 】 王浩． 回采巷道松软破碎围岩注浆加固与支护技术研究[ D ] ． 徐州 中国矿业大学， 2 0 0 8 [ 2 ]杨磊． 破碎软岩巷道两步耦合注浆技 术研 究及工 程应用[ D 1 ． 湘潭 湖南科技大学，2 0 0 6 下转第 4 8页 窨 { j - ∞一 了 曩 点 墨 l- 一 峄 ■ _ 0靴 _ ’ 0 ； 0f _ 0 一 山西煤炭 SHAN XI MEI T AN 参考文献 [ 1 ] 康红普， 王金华． 煤巷锚杆支护理论与成套技术[ M E 京 煤炭工业出版社， 2 0 0 7 ． [ 2 】 任润厚． 潞安矿区围岩地应力分布规律f J J ．矿山压力与顶板管理，2 0 0 5 1 1 0 2 1 0 5 ． [ 3 ] 李英明， 石建军， 马念杰， 等．新型玻璃钢锚杆及其在煤帮支护中的应用研究『 J J ． 中国煤炭， 2 0 0 9 ， 3 5 7 4 1 4 3 [ 4 ] 李英明， 马念杰． 康家滩煤矿回采巷道煤帮支护参数研究[ J J ． 煤炭工程， 2 0 0 9 9 4 4 4 6 ． 第3 3 卷第5 期 App l i c a t i o n o f Fi be r g l a s s Re i nf o r c e d Pl a s t i c Bo l t i n Dr i v i ng Ro a dwa y i n Hi g h Ge o s t r e s s a n d Hi g h Ga s M i n e QI N Hu i - j i n Y u w u C o a l C o ． ， L u ’ a n G r o u p ， C h a n g z h i 0 4 6 1 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t F o r h i g h g e o s t r e s s a n d h i g h g a s Yu wu Mi n e ，h i g h s t r e n g t h fi b e r g l a s s r e i n f o r c e d p l a s t i c b o l t F R P b o l t w a s p r o p o s e d t o u s e o n t h e b o t h s i d e s o f t h e d r i v i n g r o a d w a y ． T h e p a p e r p r e s e n t e d i t s s t r u c t u r e a n d s t r e n gth s o f t h e F RP b o l t a n d t h e s u p p o r t i n g s c h e me ．I n d u s t r i a l t e s t wa s c o n d u c t e d o n No ． 2 2 0 2 r e t u r n a i r w a y ．T h e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e F RP b o l t e f f e c t i v e l y c o n t r o l l e d t h e s u r r o u n d i n g r o c k s d e f o r ma t i o n a n d r e a l i z e d t h e s t a b i l i t y ． Ke y wo r d s fi b e r g l a s s r e i n f o r c e d p l a s t i c b o l t ； h i g h g e o s t r e s s ； c u t t a b l e ； mi n e p r e s s u r e mo n i t o r i n g 编辑 樊敏 上接 第 4 3页 【 3 】 牛学良， 付志亮， 高延法．岩石注浆加固实验与巷道稳定性控制叭采矿与安全工程学报， 2 0 0 7 4 4 3 9 4 4 3 [ 4 ] 宋晓辉． 锚注加固软岩巷道机理分析及合理注浆时间的确定[ D ] 脐南 山东科技大学， 2 0 0 6 ． [ 5 ] 梁艇栋． 某巷道岩溶突泥体注浆室内试验研究【 D ] ． 昆明 昆明理工大学，2 0 0 7 ． [ 6 ] 华心祝， 谢广祥． 极软岩巷道锚注加 固注浆材料研究 与应用[ J J _岩土力学， 2 0 0 4 1 0 1 6 4 2 1 646 ． f 7 ] 高延法， 范庆忠， 王汉鹏．岩石峰值后注浆加固实验与巷道稳定性控制f J ] ． 岩土力学，2 0 0 4 S 1 2 1 2 4 ． 【 8 ] 杨坪，彭振斌， 李奋强． 巷道注浆加固作用机理及计算模型研究 矿冶工程， 2 0 0 5 1 3 5 ． S u r r o u n d i n g Ro c k Co n s o l i d a t i o n a n d Fl o o r He a v e Co n t r o l o f Ro a d wa y s a l o ng s i d e t h e Go a f DAI J u n 。 1 ． C o l l e g e o f Mi n i n g En g i n e e r i n g ， T a i y u a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 ， C h i n a ； 2 ． I n d u s t r y Ma n a g e me n t De p a rt me n t o f S h a n x i C o a l I n d u s t r y O ffic e ， T a i y u a n 0 3 0 0 1 2 ， C h i n a Ab s t r a c t O n t h e a n a l y s i s o f s u r r o u n d i n g r o c k d e f o r ma t i o n a r o u n d t h e ma i n b e l t c o n v e y o r i n No ． 4 7 0 h o r i z o n t a l s o u t h wi n g i n No ． 2 mi n e ，Ya n g q u a n C o a l G r o u p ，r e g u l a r c e me n t g r o u t i n g r e i n f o r c e me n t a n d c h e mi c a l gro u t i n g r e i nf o r c e me nt we r e u s e d t o i mpr o v e t h e r o a d wa y ma i n t e n a n c e ， whi c h r e d u c e d t he ma i n t e n a n c e d i ffic u l t y ， e n s u r e d t h e s a f e t y p r o d u c t i o n ，a n d a d v a n c e d t h e s u p p o rt i n g t e c h n o l o gy f o r t h e r o a d wa y s a l o n g s i d e t h e g 0 a ￡ Ke y wo r d s s u rro u n di ng r o c k d e f o r ma t i o n ；d e e p mi n i n g ； f l o o r h e a v e ；gro u t i n g r e i n f o r c e me n t 编辑 刘新 光