地质构造带“锚、喷、索”联合支护应用浅析

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1、地质构造带“锚、喷、索联合支护应用浅析邢长勇【摘要】杉木树煤矿近年虽然进行支护工艺的改革，普及了锚喷支护工艺。 但在地质构造带，仍只能采取传统的“棚式”支护方式，加之杉木树煤矿地质构 造复杂，矿山压力大，导致巷道因变形而无法正常使用。鉴于此，杉木树煤矿在 地质构造带大胆探索支护工艺，在不同围岩条件下的巷道试用了 “锚、喷、索” 联合支护。通过实践，充分证明该支护技术的应用是成功的，它对于减少后期井 巷工程的整治维护工程量、安全过巷，并提高企业的经济效益和社会效益具有十 分重要意义。关键词：杉木树煤矿地质构造带联合支护安全刖 百降低巷道掘进率是煤矿生产追求的目标，也是地质构造复杂矿井或区域的难

2、点。随着杉木树煤矿近年机械化开采程度的提高，所掘巷道断面尺寸较大，其矿 压显现也大，特别是在处于地质构造带，给巷道施工、支护工艺选择及后期维护 增加难度。杉木树煤矿在S3012风巷掘进过F2、R断层期间采用了 “锚、喷、索” 联合支护进行试验，实践证明，巷道在开挖后长时间内变形量小，有效保证了巷 道断面，该支护技术是完全可以代替传统的“棚式”被动支护方式的，这样既 保证了巷道有效断面，又减少了巷道后期大量的维护工程，从而确保了矿井安全。 1概况1. 1矿井地质概况井田内属较复杂的中低山地形，山峦起伏，沟谷纵横，山脉和槽谷走向均呈 北东一南西向平行展布。山脉高程大多在海拔600800ni之间，槽

3、谷最低点为溪 尾河与腾龙河会合处，海拔约390m。杉木树井田内主体构造为琪长复式背斜的北西倾伏端，主要由腾龙背斜、滥 泥坳向斜、青山背斜等组成一束北东向褶皱束。现矿井开采范围以滥泥坳向斜为 中心，其东南翼即青山背斜西北翼，西北翼即为腾龙背斜东南翼，腾龙背斜北翼 （腾龙桂花井田的煤层尚未开采）。滥泥坳向斜东至琪县金沙湾，西至高县，全长16公里，为一开阔的不对称 向斜，北翼倾角1530度，南翼倾角3060 ；轴迹方向自西向东由北东向渐 变为北东东向呈弧形展布，向斜中段有一北西向隆起，隆起部分构成一 “马鞍” 形态，轴迹自“马鞍”部分分别向北东和南西方向倾伏，向东倾伏2.510度， 向西倾伏3度左右

4、。矿井在勘探、建设、生产中揭露中、小型断层319条，地质构造比较复杂。井田出露的地层由老到新为：下二迭统茅口组、上二迭统峨嵋山玄武岩和宣 威组，下三迭统飞仙关组和中三迭统嘉陵江组，及第四系，总厚度约1000m以上。井田内含煤地层为二迭系上统宣威组，平均厚度131m,系近海型含煤沉积, 假整合于上二迭统峨眉山玄武岩之上。岩性主要为深灰、灰色砂岩、砂质泥岩、 泥岩和粘土岩，上部含薄层泥质灰岩，下部夹似层状、透镜状菱铁矿数层。矿井内可采煤层有G、B3 Bi煤层，主采B3、煤层，G作为保护层开采。B3、B煤层层间距在1.03.5e,有时呈合层状态，极不稳定(详见图1：综合柱 状图)。希幺 祀脩矢宕.1

5、70.35中二版火色混宕及煤&忍炕留O4m,卜你，农色.泪火色h砂宕.砂所定若，fmx(rM的或活；愤偈f2 1期W海阪溢.B.以丰帕旬半觉华税为玉向斜仙部及荷/与成农次合升，在北史、心解又分为上卜必个分X.阪n色住片?Q.向匕翼H，圾层:以半*到手充型煤为主奴坝也珞成氾右幻门也粘L右.，蛇饿/及M钦W蜻妆.氏煤厌：半治到半f型煤.在向和北翼为骨个分六石名 为M上岩.Jtw尔部乌H，.板 慌戾合卅住A37弓煤戾.状父色祐_右,分蚀色球枇来挺饿#团次上郎氏心1砂招.卜即探版包岩.111欢片：代力nF2彻.不叫/.I?O.4XHI.上谦:父色缁扎叛e色MJL&浴仇色立狄成及 处恢V次.X力9 eg

6、“m卜&：虫ri色倏魔世皆.(Kfr贝色侦奴色玄武宕只气此&( 伏构嬉.L以石其为主.图1杉木树矿煤系地层综合柱状图1.2 S3012风巷概况(1) S3012风巷位于矿井三水平滥泥坳向斜南翼，标高+50151m,设计走 向长850m,采用炮掘，定向、沿煤层顶板施工，断面积10. 25m2,即：宽乂高= 4. lmX2. 5mo该巷主要用于S3012工作面运送综采架的线路及同采时的同风通道。(2) 巷道所掘位于B3H煤层合层状态层位。B3H煤层结构复杂，煤层内含1-3 层粘土岩、炭质泥岩夹砰；煤层平均厚度在3. 2m,倾角010。、倾伏角-14 ；煤层顶底板情况见表lo表1煤层顶底板情况表顶底

7、板名称岩石类别硬度(f)厚度(ml岩性顶板老顶砂岩5125深灰色中厚层状粉砂岩直接顶砂质泥岩4823灰色砂质泥岩、砂岩伪顶泥岩210. 1 0.6灰色泥岩内含砂质泥岩底板直接底粘土岩132. 62. 9灰白色粘土岩、灰色砂质泥岩，下 为B?煤层老底砂质泥岩485B2煤层下为灰色砂质泥岩、砂岩为主(3)该巷已开掘600m,期间遇6条断层，其中落差在5m及以上的有两条,即：F2： 153 Z66 II=5m. F6： 62 Z39 II=6m,见图2。2巷道支护设计2.1巷道支护机理锚、喷、索支护是以锚索为主要构件，与钢带、金属网等辅助构件共同形成 的支护体，其主要的作用支护机理有以下几点：(1)

8、 采用锚索、钢带形成高强度、大收缩性的支护承载圈，即组合加固拱。 据有关的测定组合拱重载圈内的岩体强度接近于破坏前的强度，同时具有较大的 可缩性，这是软岩支护所必须具备的，只要支护参数选择合理是可以取得较好的 支护效果。锚杆在软岩中的实质是锚杆对松动圈内破裂圈进行约束挤压加固，重 新形成具有一定强度一定厚度的组合加固拱。(2) 由于巷道直接顶板内砂质泥岩较薄、构造产状复杂等因素，普通锚杆 无法将复合顶板下的软岩全纳入锚杆锚固范围内，难以保证该巷道支护的可靠 性。因此必须在普通的锚梁网支护的基础上采用锚索支护，即通过锚索的悬吊作 用在深部稳定坚硬的岩层中，与组合梁一起形成一个厚度加大、抗弯强度和

9、刚度 提高的新的组合梁结构。(3) 采用锚杆支护，可以减少围岩浅部的扩容变形能力，在高应力或采动 压力的作用下扩容变形是不可能完全阻止，通过锚杆、锚索支护可以有效的加固 锚固范围的围岩体，可大大减少扩容变形量。(4) 采用钢带、金属网提高了围岩面的抗拉变形通力，控制围岩的变形量, 同时通过钢带形成一个有机的支护体，而不是锚杆、索的独立作用，从而提高了 整体支护能力。(5) 锚杆、索外端部采用预应力锚盘和钢垫板(1工字钢)，提高了抗变 形能力，在高应力或采地动压力的作用下通过预应力锚盘提高构件的刚度，减少 振动和弹性变形，这样做可以明显改善受拉模块的强度，使原本的抗性更强。2. 2支护设计(1)

10、 锚杆、钢筋网、锚索参数设计锚杆选用长度为2000mm的螺纹钢树脂锚杆，锚杆间排距选 750X750mmo树脂药卷选用MSK、MSZ、MSM2340型锚固剂,钢带为3mm厚、5mm 宽的成品钢带，长度为19003950im。钢筋网采用网格为300imX230i,钢筋中68mm,规格为4000 (3200、1600) mmX800mm的三种类型。金属网为10冷拔丝 编制成网格150X 150mm. 2100X 1200mm的菱形网。锚索采用015. 24mm.长度为 54008400mm的钢绞线。(2) 混凝土的参数佐标号为C20,佐配比：水泥与石粉的重量比为1 ： 4,速凝剂与水泥的重量 比为

11、1 ： 30。水泥标号32. 5RO3施工工艺要求巷道采用钻爆法掘进施工，在清理工作面后及时钻孔和安装顶板及帮的螺纹 钢锚杆f铺设金属网(根据现场情况决定是否加钢带)一用锚杆安装机紧固锚盘, 施加一定的预紧力一依次施工并安装顶、帮锚索，并张拉一排砰一再进行下一循 环的掘进与支护。3. 1巷道掘进(1) 控制周边眼的眼距300mm.装药量200g、循环进度1.2m,尽量减 轻对巷道层顶、帮围岩(煤)层的破坏，以缩小松动圈范围。(2) 采取分次成巷。先施工硕头上半部炮眼一放炮一支护顶一支护上半部 帮一疏、排砰一施工硕头下半部炮眼一放炮-T支护下半部帮一喷浆临时封闭。3. 2支护要求(1) 布置顶板

12、锚杆孔时，按设计要求布置锚杆排距和孔深，锚杆要尽量垂 直岩层赋存方向，要保证顶板两侧和两帮上下部位的锚杆孔的倾角和孔深，安装 锚杆时用锚杆将药卷送至孔底搅拌，保证锚固长度和锚固效果。若遇围岩松软、 破碎，则在布置锚杆孔时.注意：钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻 12分钟，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。钻孔孔壁不得有沉磕及水体粘滞，必须清理干净，在钻孔完成后，使用高压空气(风压0.20.4MPa)将孔内岩粉 及水体全部清除出孔外，以利将药卷顺利送入孔底。(2) 金属网要对称铺设，保证金属网两端紧帖岩壁面，两帮网下垂长度均 在350mm左右，然后再沿巷道的横向安装钢带，用锚杆托盘和螺母将

13、金属网和钢 带压住，施加一定的预应力。网与网之间搭配100mm处用锚杆压茬，提高支护的 整体性。(3) 在断层的上、下盘分别布置一定数量的锚索、锚杆，最后用金属网、 钢带、1工字钢加工成的锚索梁，分别将断层上、下断的的锚索、锚杆连接， 形成一个整体。在中部空隙部分先选用枕木、排柴、楠竹跳板进行背接，最后全 断层喷浆封闭，详见图3。(4) 锚索的安装及加固%1 进入基岩的锚固长度1印，且必须跟扰硕头；在装入树脂锚固药卷时必须 按凝固速度由快至慢的顺序，一方面要保证树脂在搅拌过程中的搅拌时间，另一 方面乂不能使得锚索未能送至眼底，树脂就已凝固，从而达不到设计要求。%1 钢绞线的长度必须比设计孔深大500mm左右以便于安装张拉设备，实施锚 索的张拉和施加预应力。锚索安装完30分钟后达到锚固强度再进行张拉和固定, 必须张拉到设计预应力。对孔口处的钢绞线可预先涂上-层油脂以防止钢绞线发 生严重锈蚀而形响锚索的预应力和承载力。/z/t/wrz/zz/It埒余部分