复合软岩巷道锚注一体化支护技术研究.pdf
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1、2023年第9期西部探矿工程*收稿日期:2022-09-01第一作者简介:张跃丰(1976-),男(汉族),山西阳城人,工程师,现从事采煤技术工作。复合软岩巷道锚注一体化支护技术研究张跃丰*,郭江红(晋能控股煤业集团侯甲煤矿,山西 晋城 048105)摘要:针对晋能控股煤业集团某矿回采巷道围岩稳定性差、易出现顶板淋水下沉、底板底鼓巷道围岩较难控制的问题,基于该矿复合软岩巷道工程地质概况,分析了原支护方案存在的不足,并进行了优化改进,提出了锚注一体化支护技术,实际应用结果表明,通过优化改进支护方式,该符合软岩巷道的围岩变形得到了很好的控制,通过采用亲泥性材料进行注浆,实现了底板挤水,封堵泥岩裂隙
2、,加固底板,该巷道的顶、底板移近量及左、右帮移近量都明显减少,达到了有效控制巷道围岩变形的目的。关键词:软岩巷道;锚注一体化;顶板;底板;变形控制中图分类号:TD26 文献标识码:A 文章编号:1004-5716(2023)09-0116-04晋能控股煤矿一公司煤矿回采巷道支护时,出现了顶板部分喷水,造成淋水段巷道破坏,底鼓量大,底角破坏,锚索支护体系在施工中的应用效果较差。软岩巷道采用锚索支护、锚网带喷支护、锚注支护等;锚杆锚固结合喷混支护和锚喷支架组合支护。在顶板淋水巷道施工中,锚索与锚索结合,并应用了防水锚固液、马丽散注浆、锚索注浆、钻眼疏水和封堵止水的综合防治。针对煤层底鼓的治理,目前
3、有灌浆法、挖底法、加固法和卸压法等几种技术。由于该回采巷中既有复合软岩,又有顶板淋水、大变形及底鼓等复杂的围岩控制,至今尚无相关的研究。通过对回采巷道的问题和原有的支护设计方案进行了详细的分析,并结合已有的支护经验,给出了最优的支护方案,并根据底鼓巷的复杂软岩顶板大变形和底鼓巷道锚注一体化支护技术1。在此基础上,提出了施工中关键工序衔接的支护方法,对同类软岩巷的治理具有一定的参考价值。1工程概况1.1巷道概况110207工作面2煤层位于11采区北翼,东为二煤层实体煤,南起二煤层一号回风联络巷,西段110205工作面皮带运输机间巷内预留1925m的隔离煤柱,向北到F9断层南侧69m处。工程总推进
4、深度为496551m,工程推进长度2658m。1.2顶底板条件二煤层和顶底板的岩石性质见表1。厚度为0.63m的薄层粘土岩石,其上部为粗粒度砂土,厚度为13.94m左右。在顶部的粗颗粒砂体中,有一部分是含水层,泥浆粘合,当锚(索)孔与粗砂相接触时,水流会沿着锚杆或锚索的孔洞排出,从而使泥浆的强度大大下降,从而造成严重的坑洞损坏。表1二煤层及顶底板岩性名称顶板煤层底板岩石名称粗粒砂岩泥岩二煤层粉砂岩细粒砂岩厚度(m)13.940.634.71.455.67岩性特征灰浅黄色,以石英为主,长石次之,含云母片,煤屑,分选性较好,次棱角,泥质胶结,次圆状,含砾石,粒径在5cm左右黑色,团块状,岩石致密、
5、细腻,与下伏地层过渡接触黑色,沥青光泽,半暗型,夹镜煤条带,内生裂隙发育,含有少量的黄铁矿薄膜灰色,局部夹薄层细砂岩,较坚硬,上部含有少量的煤屑,与下伏地层过渡接触量的煤屑,与下伏地层冲刷接触量的煤屑,与下伏地层冲刷接触1.3构造特征及水文地质110207工作面是一个倾斜度为412的单斜井,不会对巷道的开挖产生任何影响。在掘进区域,没有发生断裂,也没有岩浆侵入,也没有塌方。通过钻井抽水1162023年第9期西部探矿工程实验,发现直罗组砂岩()的涌水量q为0.0099L/(sm),渗透率为0.0096m/d,富水性较差。在掘进过程中,顶板厚砂岩含水层水沿巷道顶板的裂缝和锚杆、锚索眼进入工作面,是
6、工作面的主要淋水来源,给施工带来了一定的影响。1.4巷道支护特点及存在问题隧道具有较高埋深。顶底主要是泥岩、粉砂岩和粗砂岩,泥质粘合,遇水膨胀泥化,煤巷沿煤层顶部设置。在下肩窝处预留500800mm的顶煤,左边帮的下段是1m厚的粉砂,底面是5m厚的细砂,在已经开挖的巷道中,发现了左边底角处的软面滑移和整体底鼓。在开挖到 1100m 的时候,已经重新进行两次起底施工。在顶板锚索孔进入蓄水层后,经常发生淋水事故,导致了大量的淋水顶板破裂。由于顶板岩体整体刚度不够,导致了顶板整体稳定性较低,且有一定的安全风险。在掘进过程中,隧道的整体变形比较大,维修费用高,对矿井的安全生产也有一定的不利作用。211
7、0207工作面带式输送机巷优化设计方案2.1优化设计思路(1)采用锚索支撑的巷道顶板抗弯性差,为提升顶板抗弯性,采用限位抗剪锚以增加锚杆的抗剪强度,增加护表面积,以锚索为支护方式进一步提升支护能力。极限抗剪锚杆的技术特征:锚杆材料选用HRB500型螺纹钢,杆体的抗剪切和抗扭能力得到大幅度的提升,同时,最大的能量吸收能力从34J增加到100J。托盘的设计需要锚杆(索)的承载力和锚索断裂强度,以保证在锚杆(索)断裂之前不会发生故障。(2)“梯度支护”技术应用于复合软岩顶板,实现了对薄弱层的目标控制,从而有效地克服了复杂软岩层的沉降问题。长锚索对锚杆锚固区段难以实现稳定的控制,容易导致锚杆支护结构与
8、锚杆支护之间的不协调。采用短锚索加固,控制软弱结构层离层变形,形成锚杆+短锚索+长锚索的“梯度支护”技术方案,其支护方案更具针对性。图1为支护作用范围内的拉应力作用图。(3)在原有的支护方案中,没有对底板进行反底拱处理,而底板底鼓是该段最重要的变形破坏形式。软岩巷道的围岩存在着遇水、遇湿空气易膨胀崩解、强度急剧下降的问题,对应力变化敏感,掘进初期易产生较大的变形,从而产生底鼓变形,因此必须采用反向底拱,同时对支座及底板锚杆既便于施入预紧力又能维持较好的机械性能。适用于巷道成形不良、坑壁破裂,在帮部和底板上应用等强预应力锚索,可在变形后将两帮、底板反复固定,从而提高了锚杆的支护效果。(4)针对巷
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- 复合 巷道 一体化 支护 技术研究