锚网索耦合支护在深部软岩硐室中的应用.pdf

2 0 1 0 年第 9 期 中州煤炭 总第 1 7 7 期 锚 网索耦合支护在深部软岩硐室中的应用 李 龙辉 河 南 煤 业化 工 集 团 鹤 煤 公 司 ， 河 南 鹤 壁4 5 8 0 0 0 摘要 鹤煤九矿地下 中央泵房 变电所 围岩破碎， 单一 的加 固方式效果不佳。根据巷道联 合支 护原理， 采 用锚 杆 、 钢 筋网、 钢带、 锚 索、 喷混凝土 底角锚杆耦合支护 ， 并依据工程地质条件合理选择支护参数， 实现 了深部 软岩硐 室支护结构上的耦合和锚固岩层的整体 性。应用表 明支护效果 良好 ， 达到 了稳定支护要求。 关键词 深 部开采 ； 软岩硐室； 耦合支护 ； 底角锚杆 ； 稳定支 护 中图分类号 T D 3 5 4 文献标识 码 B 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 1 0 0 9 0 0 9 2 0 2 鹤 煤九矿 深部 副井 布置 在 F 断层 西 1 0 0 m 位 置 ， 井 底车场 标高 一 4 2 0 m， 埋 深 6 0 8 m。F 断层 断 距 3 1 5 m， 倾 角 6 0 。～ 7 5 。 ， 受此 断层 影 响 ， 井 底 车 场 附近岩层节理裂隙发育 ， 岩体软弱破碎 ， 自身稳定性 差。受高地应力和软岩双重不利 因素影响， 井底车 场锚 喷支护 不久 即 出现 混凝 土喷层 开裂 脱落及 底鼓 现 象 。井底 中央泵 房 变 电 所 断 面大 ， 所 处地 质 条 件 复杂 ， 单 一锚 喷加 固难 以稳定 支护 ， 必须 寻求其 他合 理有效 支护方 式才 能保 证其安 全使 用 。 1 工 程概 况 中央 泵房 变 电所设 计 断 面为 直墙 半 圆拱 形 ， 其 中 变 电所 设计 净 断 面 为 5 0 0 0 m m 4 0 0 0 mm 宽 高 ， 泵房设 计 净断面 为 5 3 0 0 m m6 1 5 0 m m 宽 高 ， 均 为大断 面硐 室 。巷 道 围岩 为 泥 岩 、 砂质 泥 岩 ， 岩 性软弱 破碎 ， 稳定 性差 。 2支护方案选择 大断 面硐 室施工传 统 的支护 方式 主要是 锚喷 混凝 土砌 碹 支 护 和 锚 喷 可 缩 性 U型 支 架 支 护 。 第 1 种 支 护 方式 由 于 巷 道 变 形 压 力 持 续 作 用 时 间 长 ， 混凝土易开裂冒落 ， 且存在施工工艺复杂、 施 工 速度 慢 、 费用高 的缺 点 。第 2种 支 护 方式 由于 断 面 大 ， 可缩性 u型 支架加 工 复 杂 ， 施工 难 度 大 ， 操 作 时 安全 系数 小 ， 巷 道返修 费用 高 。 深部 软岩工 程岩石 力学 性质 呈非线 性大 变形状 态 ， 其破坏 的 主要原 因是 由于 支护 体 力 学特 性 与 围 岩 力学特 性不 耦合 所 造成 的 ， 首先 从 某 一关 键 部 位 开始 ， 进 而导致 整个 支护 系统 的失稳 。为此 ， 根据 深 收稿 日期 2 0 1 0 0 70 8 作者简 介李 龙辉 1 9 7 4 一 ， 男 ， 湖南邵东人 ， 工程师 ， 1 9 9 9年毕业 于焦作工学院 ， 现任 鹤煤集 团矿井基建部井巷科科长 。 9 2 部 软岩巷 道耦合 支 护 理论 ， 在 泵 房 变 电所 施 工 中选 择 锚 网索 耦 合 支护 ， 即 采用 锚 杆 、 钢 筋 网 、 钢 带 、 锚 索 、 喷混凝土 底角锚杆耦合支护。通过二次耦合 支护， 实现结构上的耦合和锚固岩层的整体性 ， 增加 安全效果 ， 达到稳定支护要求。 3 联合支护参数设计 3 ． 1初次 联合 支护 参数 按 九矿 深 部 支护 要求 ， 通 过 经验 类 比确 定 支护 参 数 。 1 锚 杆 。采用 2 j 2 2 mm左 旋 无纵 筋 等强 螺 纹 钢 筋树脂 锚杆 ， 长度 2 5 0 0 m m， 间排 距 7 0 0 mm 7 0 0 m m。锚 杆锚 固形式 为端头 加 长锚 固 ， 树脂 锚 固剂 型 号 为 K 2 3 5 0 ， 用 量为 2块／ 根 。锚杆 均 使用 配套 标准 螺 母 紧固 ， 预应力不 小 于 8 0 k N。 ‘ 2 钢 带 。拱顶及 肩 窝锚 杆 配套 使 用高 凸梯形 钢 带 ， 其 型号 为 G D T 3 0 ／ 1 4 02 0 2 0 0 0 ， 每 相邻 3根 锚 杆共 用 1根钢带 。 3 钢筋 网 。采用 6 m m 钢 筋焊 接 而成 ， 网片 尺 寸 1 4 7 0 m m X 9 1 0 mm， 网格尺 寸 7 0 mm 7 0 m m。 4 底角锚 杆 。采用 2 j 3 2 m m X 2 5 0 0 mm无缝 钢管 ， 间距 7 0 0 m m。每根 无缝 钢管杆 体周边 三花 布 置 ， 有 1 2个 06 m m注浆 孔 ， 孔 问纵 向间距 2 0 0 m m。 3 ． 2 二次 联合 支护参 数 锚索 为 2 j 1 8 ． 9 mm8 0 0 0 m m 的钢 绞线 ， 每 根 锚索采用 2块 C K 2 3 5 0型 内部 和 2块 K 2 3 5 0型 外部 树脂 药 卷 端头 锚 固 ， 预 应 力 不小 于 1 2 0 k N。 锚 索关键 部 位 在 巷 道 的 顶 部 及 肩 窝 ， 排 距 为 2 1 0 0 m m， 每排 4根锚索 ， 其 中顶部 2根锚索 ， 间距 I 4 0 0 m m， 两侧 肩 窝各 1根锚索 。 3 ． 3二次 支护 时 间确 定 在 实施 初 次支 护 后 ， 过早 或 过 晚实 施锚 索 二次 2 0 1 0年 第 9期 一 李龙 辉 锚 网索耦合 支护 在深 部软 岩硐 室 中的应 用 总第 1 7 7期 支 护 ， 都 不能 达 到支 护 系 统 在结 构 上 的耦 合 。巷 道 初 次支 护完成 后 ， 通 过 现场布 测点 观测 ， 巷道 开挖 初 次 支护 时间 2 4 h后浆体 出现开裂 ， 7 6 h后 巷道 变 形 基 本达 到稳定 。 因此 ， 在 巷道 初次 支 护结 束 7 6 h后 实 施锚索 支护 ， 锚索 预应 力不 得小 于 1 2 0 k N。 3 ． 4防底 鼓技 术 井底 车 场 施工 后 出现不 同程 度 的底 鼓 现象 ， 为 有 效控制 巷道底 鼓 ， 特 在 巷 道 两 帮底 板 的底 角 采 用 底 板注浆 锚杆 加 固。 4联合支护施工 泵房 变 电所 耦 合 支 护施 工顺 序 依 次 为 按设 计 毛 断面光 爆掘进 巷道 一 临时 支 护 、 初 喷一 挂 网及 钢 带 、 安 装顶 帮锚杆 一 安 装锚 索 一 安 装 底 角锚 杆并 注 浆一 复喷成 巷 。 1 巷道 成 型 。巷 道 按 设 计 毛 断 面掘 进 成 型 ， 架设前 探梁 临时 支 护 ， 全 断 面喷 射 混 凝 土及 时封 闭 围岩 ， 初 喷厚 度 3 0 m m。喷射 的 混凝 土 添 加适 当 的 速凝剂 和早 强剂 。 2 顶帮锚 网支 护 。巷 道 初 喷后 紧接下 来 实 施 顶帮锚 网支 护 ， 使 软 弱 围岩 圈 尽 早 形成 较 高 强 度 的 支护拱 。先按 设计 锚 杆 间 排距 打好 锚 杆 眼 ， 利 用 锚 杆 钻机快 速安 装锚 杆 ， 然 后挂 钢筋 网和 高凸钢 带 ， 锚 夺 串 争 寺 孛 牛 牛 孛 孛 夺 夺 牵 夺 上接 第 2 2页 图 2电 缆 推 移 装 置 示 意 3 使 用 方 法 1 工 作 面 推 进 一 定 距 离 后 ， 转 动 滑 道 外侧 的 手摇 绞 车 ， 通过 牵 引钢 丝 绳 拉 动 滑道 最 里 侧 的悬 吊 装置 向外 移动 ， 逐渐 向第 2个悬 吊装 置靠 近 ， 电缆 随 之下 垂 。 2 随 着工 作 面 的 推进 ， 悬 吊装 置 逐 渐 向外 移 动 ， 当滑道最 里侧 的悬 吊装 置通过 第 1节滑 道后 ， 取 下第 1节滑道 。 3 重复 第 1步 和 第 2步 ， 悬 吊 装 置 不 断 向外 移 动 ， 滑 道逐节 取 下 ， 电缆不 断 向外 存储 。当所有 悬 杆 预应 力不 小 于 8 0 k N。 3 安装 锚索 。按 设 计位 置 和 布 置方 式 安装 锚 索 ， 锚索 预应 力不 小 于 1 2 0 k N 。 4 安装 两帮底 角 注 浆 锚杆 。按设 计 用 风镐 人 工 开挖半 径 为 4 0 0 m m 的 圆 弧底 ， 然 后 按 设 计 要 求 与 底板呈 4 5 。 施 工 底 角 锚 杆 ， 注 浆 后 回填 矸 石 至 与 底板 平 。 5 复喷混 凝 土 。检 查 锚 杆 、 锚 索 的 安 装 和 钢 筋 网铺设 是否 符合 设计 要求 ， 发现 问题 及 时处理 ， 然 后全 断 面喷射 混凝 土成 巷 ， 混凝 土喷厚 5 0 mm。 5 结 语 巷道 开挖后 ， 首 先根 据巷 道 围岩条 件 ， 选 择 与其 相配套 的支护材 料 锚杆 、 钢 筋 网 、 高 凸 钢带 ， 对 围 岩施加 锚 网初 次耦 合 支 护 ； 再 在 巷 道 围岩 关 键 部位 安装 高预应 力锚 索 ， 实施二 次耦 合支 护 ； 最后 对底板 实施底 角 注浆锚 杆 控 制底 板 底 鼓 技 术 ， 实 现 了深部 软岩大 断 面硐 室稳 定 支 护 。通 过 测 点 观测 ， 泵 房变 电所 自 2 0 0 8年 6月 施 工 结束 至今 ， 巷 道 基 本 稳 定 。 高应力 软岩 硐室 联 合 支护 技 术 的成 功应 用 ， 不但 缩 短 了工 程施 工时 问 ， 减 轻 了工 人 劳 动 强 度 和施 工 难 度 ， 还为 鹤煤 集 团深 部 巷道 支 护 提 供 了 良好 的实 践 经 验 。 责任 编辑 秦 爱新 吊装 置 之间 的距离 均 达 到 最 小 值 时 ， 滑道 上 的 电缆 存储 量 达到最 大 ， 悬 吊装 置不 能继 续移 动 。 4 将 取 下 的 滑 道 重 新 安 装 到 已有 滑 道 的 外 端 ， 并 取下 手摇 绞 车重新 安装 到最 外侧 滑道 的外端 。 5 将 最外 侧 悬 吊 装 置 拉 移 到 滑 道 最 外 端 ， 电 缆重新 恢 复平直 ， 形 成 电缆存储 空 间 。 4 结 语 采 用大 滑道 、 大 滑 轮 ， 减 小 了电缆 拖 移 的阻 力 ， 配 合手 摇绞 车 的使用 ， 使综 采工 作 面 电缆 拉 移更 为 方便 、 省 时 、 省力 ， 提 高 了工 作 效 率 ， 减 轻 了劳 动 强 度 ； 用压 片 固定 电缆与悬 吊装置 的结 构 ， 避 免 了以前 电缆 捆扎 混乱 的 问题 ， 实 现 了 电缆 合理 有序 布置 悬 挂装 置 的间 隔布置 ， 使 电缆 滑 道 具 备 了存 储 电缆 的 功能 ， 减少 了电缆拉 移工 作量 。 参考 文献 [ 1 ] 王永 建， 李胜利 ， 邹湖萍． 综 采工作 面电缆滑移 装置 [ J ] ． 煤 矿 机电， 2 0 0 6 4 8 2 ． 8 3 ． 责任编 辑 刘欢欢 ． 93 ．