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摘要:破碎巷道围岩控制一直是困扰采矿工程领域的难题,该类巷道具有破碎难锚,初期变形量大、变形速度快、持续时间长、易产生严重底鼓、大变形等特点。本文在分析介绍淮南矿业集团顾桥矿1123(3)轨顺破坏机理及锚注支护有效治理巷道破碎围岩基础上旨在为类似巷道围岩控制提供借鉴。
1 工程概况
1.1工程地质概况
1123(3)轨道顺槽位于北一下山采区中上部,全长1935m,巷道埋深-782.4~-728.1m,为矩形巷道,净宽×净高=5400mm×3400mm。左侧为采空区积水区及10m保护煤柱,右侧为1123(3)综采工作面(如图1所示)。巷道采用综掘施工,施工至1800m~1900m段时成型差,围岩破碎呈现脆性特征。
1.2 原支护现状
巷道原支护形式为锚网索,施工完毕后锚杆锚索间排距间存在较多金属网兜,锚索拉断较多(图1所示),矿压观测显示巷道变形量大,变化速率快,持续时间长,顶板岩体存在较大离层。其中37#测点处25天顶底板移近量就已达到1710mm,且变形仍在持续。在采用补打两排走向锚索及施工木点柱后巷道离层及围岩变形短期得到一定程度控制,基本维持稳定,但后期阶段巷道仍然加速离层变形,围岩未从根本得到有效控制。
2 围岩破坏机理
破碎围岩巷道变形的实质是碎胀变形。巷道开挖前破碎围岩应力处于平衡状态,岩块间结构紧凑,存在较强的摩擦和剪切阻力。开巷后,远离巷道的围岩还能处于暂时的稳定状态,而巷道表面岩体则由于约束瞬间消失,从而导致裂缝张开,围岩开始松弛,逐渐向深部延伸,而深部破裂滑移又反过来影响浅部围岩,形成一个恶性循环,直至最终巷道坍塌。此外目标巷道采空区侧为积水区浅部围岩为岩块契合,软化风化加剧围岩变形破坏。因此巷道支护的关键为及时封闭围岩采用联合支护增加支护强度和刚度,充分发挥围岩承载作用。
3 锚注加固措施
注浆加固前首先对该段巷道进行喷浆封闭围岩,喷浆材料(水泥:黄沙:瓜子片)1:2:2,水泥采用Pc32.5水泥。喷层厚度为70mm~100mm,以盖住金属网为准。为防止跑浆,喷注浆范围作如图2所示。利用中空注浆锚杆进行注浆,中空注浆锚杆主要由杆体、止浆塞、托盘、螺母等零件组成。
1、施工安装程序
(1)中空注浆锚杆安装施工前须用水或压风将岩孔内的岩屑、浮土清除干净;
(2)用锚杆钻机将中空注浆锚杆杆體旋进钻孔,然后依次安装止浆塞、托盘、螺母等附件;
(3)注浆管路与中空注浆锚杆尾部相连,同时上料配注浆液;
(4)启动注浆泵进行注浆。
2 注浆参数
顶板注浆间排距2500×2500mm,孔深2500mm,(如图3所示)锚注锚杆规格Φ24mm×5mm×2500mm,孔口加丝外露50mm,封口用Z2380锚固剂,封口段长200mm。沿空侧帮部注浆间排距1000×2500mm,第一排距顶板500mm,孔深2500mm,锚注锚杆规格Φ24mm×5mm×2500mm,孔口加丝外露50mm,封口用Z2380锚固剂,封口段长200mm 。打眼时先标出锚注孔位,严格按照设计孔位、孔深、孔的角度施工,眼位误差不大于50mm,角度误差不大于15°。将注浆锚杆用Z2380锚固剂锚固:先将锚固剂拌好后包在注浆锚杆上,距离加丝侧50mm,然后将注浆锚杆送入孔内,封堵严实,封堵后待锚固剂来劲后方可注浆,以确保注浆时有足够的锚固力注浆时,由下而上,钻一个孔,安装一次锚杆,注一次浆,原则上5m范围内打一注一,严禁多孔集中注浆。
4 支护效果监测及分析
为观察锚注加固效果,技术组针对该段巷道内36#、37#、38#三个矿压观测站离层状况进行长期观测,并将观测结果汇总如图4所示:
通过对3个测点深浅点离层值对比分析可知,巷道顶板离层主要存在于浅部;36#、37#、38#测点在巷道开挖以后便处于加速、匀速再加速的离层状态;锚注加固前36#浅深离层94mm,156mm,37#浅深离层80mm,114mm,38#浅深离层160mm,190mm,锚注加固后截止目前36#浅深离层96mm,158mm,37#浅深离层83mm,116mm,38#浅深离层162mm,208mm。锚注加固对该段巷道顶板离层控制效果显著。
5 结论
破碎围岩巷道变形时间短,变形量大,应选择高强度,高刚度级别的支护形式并合理控制刚性支护时间才能有效控制巷道围岩变形。
锚注加固固结破碎围岩配合锚网索支护可形成有效支护结构,并及时封闭围岩,减少空气、水对围岩的风化软化作用,在该类巷道支护效果明显。
1 工程概况
1.1工程地质概况
1123(3)轨道顺槽位于北一下山采区中上部,全长1935m,巷道埋深-782.4~-728.1m,为矩形巷道,净宽×净高=5400mm×3400mm。左侧为采空区积水区及10m保护煤柱,右侧为1123(3)综采工作面(如图1所示)。巷道采用综掘施工,施工至1800m~1900m段时成型差,围岩破碎呈现脆性特征。
1.2 原支护现状
巷道原支护形式为锚网索,施工完毕后锚杆锚索间排距间存在较多金属网兜,锚索拉断较多(图1所示),矿压观测显示巷道变形量大,变化速率快,持续时间长,顶板岩体存在较大离层。其中37#测点处25天顶底板移近量就已达到1710mm,且变形仍在持续。在采用补打两排走向锚索及施工木点柱后巷道离层及围岩变形短期得到一定程度控制,基本维持稳定,但后期阶段巷道仍然加速离层变形,围岩未从根本得到有效控制。
2 围岩破坏机理
破碎围岩巷道变形的实质是碎胀变形。巷道开挖前破碎围岩应力处于平衡状态,岩块间结构紧凑,存在较强的摩擦和剪切阻力。开巷后,远离巷道的围岩还能处于暂时的稳定状态,而巷道表面岩体则由于约束瞬间消失,从而导致裂缝张开,围岩开始松弛,逐渐向深部延伸,而深部破裂滑移又反过来影响浅部围岩,形成一个恶性循环,直至最终巷道坍塌。此外目标巷道采空区侧为积水区浅部围岩为岩块契合,软化风化加剧围岩变形破坏。因此巷道支护的关键为及时封闭围岩采用联合支护增加支护强度和刚度,充分发挥围岩承载作用。
3 锚注加固措施
注浆加固前首先对该段巷道进行喷浆封闭围岩,喷浆材料(水泥:黄沙:瓜子片)1:2:2,水泥采用Pc32.5水泥。喷层厚度为70mm~100mm,以盖住金属网为准。为防止跑浆,喷注浆范围作如图2所示。利用中空注浆锚杆进行注浆,中空注浆锚杆主要由杆体、止浆塞、托盘、螺母等零件组成。
1、施工安装程序
(1)中空注浆锚杆安装施工前须用水或压风将岩孔内的岩屑、浮土清除干净;
(2)用锚杆钻机将中空注浆锚杆杆體旋进钻孔,然后依次安装止浆塞、托盘、螺母等附件;
(3)注浆管路与中空注浆锚杆尾部相连,同时上料配注浆液;
(4)启动注浆泵进行注浆。
2 注浆参数
顶板注浆间排距2500×2500mm,孔深2500mm,(如图3所示)锚注锚杆规格Φ24mm×5mm×2500mm,孔口加丝外露50mm,封口用Z2380锚固剂,封口段长200mm。沿空侧帮部注浆间排距1000×2500mm,第一排距顶板500mm,孔深2500mm,锚注锚杆规格Φ24mm×5mm×2500mm,孔口加丝外露50mm,封口用Z2380锚固剂,封口段长200mm 。打眼时先标出锚注孔位,严格按照设计孔位、孔深、孔的角度施工,眼位误差不大于50mm,角度误差不大于15°。将注浆锚杆用Z2380锚固剂锚固:先将锚固剂拌好后包在注浆锚杆上,距离加丝侧50mm,然后将注浆锚杆送入孔内,封堵严实,封堵后待锚固剂来劲后方可注浆,以确保注浆时有足够的锚固力注浆时,由下而上,钻一个孔,安装一次锚杆,注一次浆,原则上5m范围内打一注一,严禁多孔集中注浆。
4 支护效果监测及分析
为观察锚注加固效果,技术组针对该段巷道内36#、37#、38#三个矿压观测站离层状况进行长期观测,并将观测结果汇总如图4所示:
通过对3个测点深浅点离层值对比分析可知,巷道顶板离层主要存在于浅部;36#、37#、38#测点在巷道开挖以后便处于加速、匀速再加速的离层状态;锚注加固前36#浅深离层94mm,156mm,37#浅深离层80mm,114mm,38#浅深离层160mm,190mm,锚注加固后截止目前36#浅深离层96mm,158mm,37#浅深离层83mm,116mm,38#浅深离层162mm,208mm。锚注加固对该段巷道顶板离层控制效果显著。
5 结论
破碎围岩巷道变形时间短,变形量大,应选择高强度,高刚度级别的支护形式并合理控制刚性支护时间才能有效控制巷道围岩变形。
锚注加固固结破碎围岩配合锚网索支护可形成有效支护结构,并及时封闭围岩,减少空气、水对围岩的风化软化作用,在该类巷道支护效果明显。