《地质构造带“锚、喷、索”联合支护应用浅析》由会员分享,可在线阅读,更多相关《地质构造带“锚、喷、索”联合支护应用浅析(9页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
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