联合支护技术在采准巷道高应力极破碎围岩区域的治理应用

摘要:红岭煤矿14轨道下山属于高应力大松动圈松软巷道,采用锚杆将破碎围岩锚固后,利用小孔径预应力锚索将锚固体悬吊在深部围岩中,同时采用锚注支护,注浆材料将破碎围岩重新粘结起来,改善围岩的物理力学性质,提高围岩的自承能力,使巷道处于稳定状态,获得了显著的技术经济效益。

关键词:采准巷道高;应力变形;治理锚注;联合支护

中图分类号:X9

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)21-0305-01

1 矿井概况

红岭公司隶属于河南煤化集团永煤公司鑫龙煤业,于1970年8月动工兴建,1977年12月简易投产,设计生产能力15万吨/年。1983年10月后历经多次改造,矿井设计生产能力为45万吨/年,2009年核定生产能力为60万吨/年。井田位于安阳市西北38km处,南距水冶镇15km,北抵岳城水库。地理坐标:36°14′16″-36°18′36″,东径114°05′38″-114°08′30″。井田范围,西以FB58断层为界,北部与主焦煤矿相邻,南以F1断层为界,东以二1煤层-800底板等高线为界。南北走向长3.7km,东西倾斜宽3km,面积11.1km2。

2 实验巷道概况

红岭煤矿14采区走向长度1200-1400米,平均1300米,倾斜宽550-900米,平均725米,区内主采二1煤,煤厚2-5米,平均3.5米,倾角15-25°,直接顶大部分灰黑色砂质泥岩,厚度在1.5-2米,老顶为灰白色细砂岩,厚度在4-8米,平均6米,由于受构造应力及两侧采动影响,直接顶已破碎,老顶弯曲、离层下沉。底板为灰黑色砂质泥岩,厚度在1.3-2米左右,遇水易底鼓,该采区采用走向长壁炮采放顶煤开采。

14采区轨道下山由上向下掘进所遇到的断层依次为:FB57(落差50米)、F402、F403、F404、F405、F406、F407较大的八条断层,地质构造复杂,再加上两侧均受采动影响,使得14轨道下山处于高应力大松动圈松软巷道,一直处于“前掘后变型,边掘边维护”状态,维护极为困难,直接影响我公司下山开拓进尺和及工作面采掘正常接替关系。鉴于上述情况,我公司在该巷道采用锚杆将破碎围岩锚固后,利用小孔径预应力锚索将锚固体悬吊在深部围岩中,同时采用锚注支护,注浆材料将破碎围岩重新粘结起来,改善围岩的物理力学性质,提高围岩的自承能力,使巷道处于稳定状态,获得了显著的技术经济效益。

3 采取的主要支护方式

3.1 主要采用的支护方式是

锚杆+锚索+双墙支护+混凝土反拱+注浆锚杆注浆支护。顶部锚杆采用φ22mm×1800mm的Q235型圆钢低强度锚杆,间距0.5m,排距0.7m。

锚索采用采φ28mm的钻孔,φ18mm×5mm,使用φ26mm的树脂药卷全长锚固。

墙体采用双墙支护,内料石墙0.3m厚×1.5m深,外墙采用混凝土墙体0.5m厚×1.5m高。

反拱采用缺圆弧拱石子混凝土支护,内拱高0.35m,外拱高0.95m,厚度0.6m。内设φ25mm旧钢丝绳6m长×3根/m作为墙及反拱骨科,最后通过自制无缝注浆锚杆(2m长×φ26mm)对巷道两帮及底板两角进行注浆,注浆液采用ZKD高水速凝材料注浆加固。

3.2 在多断层构造地带采用支护方式

树脂锚杆+金属网+锚索+全封闭U型钢梁+底拱+注浆支护。

4 先进性要点

(1)采用锚杆、锚索及时支护,可以将下部不稳定的岩石悬吊到上部稳定的岩层中,施加预应力,主动支护围岩,因而可以保证顶板的稳定。

(2)采用双墙支护是充分利用了顶板的稳定性,对两帮进行加固,可以保证两帮的稳定,防止两帮变形,采用全封闭U型钢支护,主要是控制两帮变形和底鼓。

(3)采用地拱(混凝土),封闭巷道,主要是提高巷道的整体支护能力。

(4)最后通过注射ZKD高水速凝材料,可以有效地控制帮和底角塑性区的发展,从而达到抑制两帮的变形和底鼓。

(5)实现了锚杆、锚索、钻孔、搅拌安装一体化,大大减轻了工人的劳动强度,

(6)在施工中进行矿压观测和支护监测,对反馈过来的信息进行科学分析,来判断巷道围岩是否稳定以及是否需要采取加强支护措施,以保证施工和生产的安全。

5 实际应用效果及推广应用情况

通过近两年的观测,巷道成形良好,没有发生较大的变形,期间该巷道又经历了14071、14101工作面的两次动压回采,成功地实现了预期设计目标,获得了显著的经济效益。

针对不同地质构造的巷道,采用了不同的特殊支护方式,成功地制约了14采区轨道下山200多米的巷道围岩变形,这种特殊支护技术适用于受采动影响高应力区,极破碎围岩巷道的掘进及修复施工,解决了在特困难围岩条件下巷道施工的难题,无疑在支护改革上,是一个创举,它的锚杆支护监测系统,科学合理,为设计施工的本质安全化打下了基础,另外锚杆、锚索的钻孔、搅拌、安装一体化技术,减轻了工人的劳动强度,施工快捷,而且施工质量得到了保证,成本相对较低,支护周期等优点,具有很好的推广价值。

参考文献

1]陈锦桂,喷锚砼在高层建筑深基坑边坡支护的应用[J].化学施工技术,1998,(3).

[2]张旭辉,锚管桩复合土钉支护构造与稳定性分析[J].建筑施工,2003,(25).