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[摘 要]丁集煤矿属于典型的“三高一深”矿井,深部开采软岩巷道支护问题一直困扰着矿井的安全生产。对-910m水平大巷修护大胆提出新的复合支护形式,并通过现场实践,取得了很好的效果,创造了良好的效益。为深井高地压软岩巷道修护,提供了有益的参考依据。
[关键词]深井高地压 软岩巷道 丁集煤矿
中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)32-0142-02
一、巷修概况
丁集矿井为典型的“三高一深”矿井,即高地压、高地温、高瓦斯,煤层埋藏深。西部11-2采区轨道大巷及皮带机大巷均布置在-910m水平,地压高;又因巷道围岩岩性多为砂质泥岩,岩性差,巷道破坏极为严重。自两条巷道开拓后,矿已反复卧底、刷架棚、打锚索、喷注浆修复加固多次,均未取得好的效果。
自2012年4月份至12月份,修护二区对-910m轨道大巷、皮带机大巷进行修护。经过反复研究,大胆提出新的复合支护形式,即对-910m轨道大巷及-910m皮带机大巷采取外锚网索+内套36U型棚+喷注浆加固复合支护,对-910m西部集中轨道下山下平巷采用外锚网索+喷注浆+内钢筋砼砌碹+壁后充填注浆加固复合支护,巷道取得了良好的支护效果,自修护后至今已2年半,巷道状况较好,未发生明显变形。
二、创新支护形式
(一)、-910m轨道大巷及皮带机大巷巷修支护创新(附图一)
巷道采用外锚网索+内套36U型棚+喷注浆加固复合支護形式。刷扩后挂网打锚杆支护,并将锚索(包括普通锚索及注浆锚索)紧跟支护至迎头,然后套36U型棚并进行全断面喷浆,最后进行注浆锚索深孔注浆加固。具体支护参数介绍如下:
1、锚网(索)支护
净断面:净宽*净高=5800mm*4500mm。锚杆采用Φ22×2400mm高强锚杆,间排距700×700mm,顶部锚杆使用两卷Z2360树脂锚固剂,帮部锚杆使用两卷Z2850树脂锚固。使用双层网片支护,外菱形网内钢筋网,菱形网规格为8#×1000×1800mm,钢筋网规格为Ф6×1000×1800mm,网片搭接不小于100mm,每隔200mm用双股16#铁丝绑扎。
锚索采用注浆锚索+普通锚索支护,普通锚索规格Φ22×6300mm,间排距1.4×1.2m,5-5布置,每根锚索使用两卷Z2380树脂锚固剂;注浆锚索规格Φ22×6300mm,间排距2.8×3.6m,3-3布置,采用外置式橡皮塞封孔。
2、套36U型棚支护
净断面:净宽*净高=5400mm*4300mm。棚距600mm(中-中),每棚使用4道拉条,钢筋笆片Φ6*10*650*530mm,腰帮背实,每隔200mm用双股16#铁丝绑扎牢固。
3、喷浆
喷厚50mm,以不漏网片为准,强度C20,配合比水泥:黄沙:瓜子片(粒径为5-10mm)=1:2:2(体积比),水灰比为0.45:1,初凝时间为3-5min,终凝时间为10min,速凝剂为水泥重量的2.5%~4%。喷射应均匀,无露筋、露网,无“穿裙、赤脚”。喷浆前必须先冲洗帮顶,喷浆后及时洒水养护,每班至少洒水一次,养护天数不小于7天。
4、注浆
注浆方法:采用注浆锚索注浆;使用锚杆机钻孔,注单液水泥浆,孔深为6m。
注浆设备:注浆选用ZBY3/ 16/22型全液压注浆泵,制浆采用JJS-10型搅拌机。
注浆材料:本次注浆材料主要选用新鲜的P.O32.5普通硅酸盐水泥。水灰比为1:1-1:1.5。
注浆压力及注浆量:终压为8-10MPa。注浆时将以巷道加固密实为目的,注浆量以实际发生为准。
单孔注浆结束标准:1)达到设计注浆压力,并稳压达10分钟以上;2)虽未达到注浆压力,但从其他注浆孔窜浆;3)注浆过程中发现有漏浆现象,并确认无法封堵。
(二)、西部集中轨道下山下部车场巷修支护创新(附图二)
采用外锚网索+喷注浆+内钢筋砼砌碹+壁后充填注浆加固复合支护形式。刷扩后挂网打锚杆支护,并将锚索(包括普通锚索及注浆锚索)紧跟支护至迎头,其次进行全断面喷浆并进行深孔注浆加固,然后进行全断面钢筋砼砌碹,最后进行壁后充填注浆加固。具体支护参数介绍如下:
1、锚网(索)支护
锚网(索)规格:净宽*净高=6.3×5.55m,锚杆采用Φ22×2400mm高强锚杆,间排距700×700mm,顶部锚杆使用两卷Z2360树脂锚固剂,帮部锚杆使用两卷Z2850树脂锚固。钢筋网规格为网片Ф6×1000×1800mm,搭接不小于100mm,每隔200mm用双股16#铁丝绑扎牢固。
帮顶使用注浆锚索支护,规格为Φ22×6300mm,间排距1.5×1.4m,拱部5-5布置,墙部2-2布置,每根锚索使用两卷Z2360树脂锚固剂。
底板使用注浆锚索支护,规格为Φ22×6300mm,2-2布置,间排距3×5m,每根锚索使用两卷Z2360树脂锚固剂。
2、喷注浆
喷注浆方法及相关技术参数同“-910m轨道大巷及皮带机大巷巷修”喷注浆。
3、浇筑钢筋混凝土
(1)成巷规格:净宽*净高=5.4*4.3m,墙高1.6m,壁厚0.40m,基础0.80m。(2)底板设暗梁8道,暗梁规格:长×宽×高=6800*600*700mm,受力筋:Ф20mm,共16根,构造筋Ф8mm、Ф10mm,砼强度C30,底梁位置可根据现场适当调整。(3)底板、墙体及拱部钢筋技术参数及要求:底板双层钢筋,纵向筋Ф18mm@300mm,横向筋Ф20mm@250mm;墙体及拱部双层钢筋,纵向筋Ф18mm@300mm,横向筋Ф20mm@250mm。(4)浇筑砼配合比:水泥(PO52.5):中粗砂(细度模数2.9):碎石(10-20mm):碎石(20-40mm):=1:1.2:1.273:1.273,外加剂NF质量为水泥质量2%,水灰比0.32:1,砼强度C40。 4、壁后充填注浆
注浆方法:浇筑砼同时,预留4分注浆管,浇筑结束后进行注浆。
注浆设备:注浆选用ZBY3/ 16/22型全液压注浆泵,制浆采用JJS-10型搅拌机。
注浆材料:本次注浆材料主要选用新鲜的P.O32.5普通硅酸盐水泥。水灰比为1:1-1:1.5。
注浆压力及注浆量:终压为2-5MPa。注浆时将以巷道加固密实为目的,注浆量以实际发生为准。
单孔注浆结束标准:(1)达到设计注浆压力,并稳压达10分钟以上;(2)虽未达到注浆压力,但从其他注浆孔窜浆;(3)注浆过程中发现有漏浆现象,并确认无法封堵。
三、巷道支護情况比较
以-910m轨道大巷、西二11-2皮带机大巷及西部集中轨道下山下部车场巷修情况为例:
巷道原巷修采用架36U型棚+锚索+喷浆支护。巷道距顶板煤层法距近(约15m左右),巷道围岩多为砂质泥岩、泥岩,地压大,支护的U型棚为被动支护,无法承受住巷道围岩的压力,修护后的巷道1年左右即发生严重变形,棚梁错断、棚腿折弯,底板底鼓严重,必须得进行一次大规模巷修,极大得影响西部11-2采区进料、排矸运输。
-910m轨道大巷及西二11-2皮带机大巷现采用外锚网索+内套36U型棚+喷注浆加固复合支护形式。巷道先进行锚网索主动支护,然后套36U型棚进行被动支护,最后喷注浆加固,使围岩形成整体,强化支护效果。西部集中轨道下山下部车场现采用外锚网索+喷注浆+内钢筋砼砌碹+壁后充填注浆加固复合支护形式。三处巷修自2012年下半年巷修至今已2年半,巷道未发生明显变形,极大的满足西部11-2采区进料、排矸、出煤的需要。
四、结语
(一)、西部集中轨道下山下部车场采用外锚网索+喷注浆+内钢筋砼砌碹+壁后充填注浆加固复合支护形式,经现场实际应用,可有效的控制围岩变形,达到了预期的效果,为类似条件巷道支护方案设计提供了有益的参考。
(二)、极大的增强运输安全保障,保证矿井安全生产
-910m轨道大巷巷道采用新支护修护后,不再需要频繁的进行巷修,不会影响掘进头的正常进料、排矸、出煤,极大的增强运输安全保障,保证矿井安全生产。
参考文献
[1] 岑传鸿.《采场顶板控制与检测技术》. 徐州:中国矿业大学出版社,1998.
[2] 柏建彪、侯朝炯;深部巷道围岩控制原理与应用研究[J];中国矿业大学学报,2006年02期.
[3] 余伟健、 王卫军等;高应力软岩巷道变形与破坏机制及返修控制技术[J];煤炭学报,2014.
[4] 张农、王保贵等;千米深井软岩巷道二次支护中的注浆加固效果分析[J];煤炭科学技术,2010.
[关键词]深井高地压 软岩巷道 丁集煤矿
中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)32-0142-02
一、巷修概况
丁集矿井为典型的“三高一深”矿井,即高地压、高地温、高瓦斯,煤层埋藏深。西部11-2采区轨道大巷及皮带机大巷均布置在-910m水平,地压高;又因巷道围岩岩性多为砂质泥岩,岩性差,巷道破坏极为严重。自两条巷道开拓后,矿已反复卧底、刷架棚、打锚索、喷注浆修复加固多次,均未取得好的效果。
自2012年4月份至12月份,修护二区对-910m轨道大巷、皮带机大巷进行修护。经过反复研究,大胆提出新的复合支护形式,即对-910m轨道大巷及-910m皮带机大巷采取外锚网索+内套36U型棚+喷注浆加固复合支护,对-910m西部集中轨道下山下平巷采用外锚网索+喷注浆+内钢筋砼砌碹+壁后充填注浆加固复合支护,巷道取得了良好的支护效果,自修护后至今已2年半,巷道状况较好,未发生明显变形。
二、创新支护形式
(一)、-910m轨道大巷及皮带机大巷巷修支护创新(附图一)
巷道采用外锚网索+内套36U型棚+喷注浆加固复合支護形式。刷扩后挂网打锚杆支护,并将锚索(包括普通锚索及注浆锚索)紧跟支护至迎头,然后套36U型棚并进行全断面喷浆,最后进行注浆锚索深孔注浆加固。具体支护参数介绍如下:
1、锚网(索)支护
净断面:净宽*净高=5800mm*4500mm。锚杆采用Φ22×2400mm高强锚杆,间排距700×700mm,顶部锚杆使用两卷Z2360树脂锚固剂,帮部锚杆使用两卷Z2850树脂锚固。使用双层网片支护,外菱形网内钢筋网,菱形网规格为8#×1000×1800mm,钢筋网规格为Ф6×1000×1800mm,网片搭接不小于100mm,每隔200mm用双股16#铁丝绑扎。
锚索采用注浆锚索+普通锚索支护,普通锚索规格Φ22×6300mm,间排距1.4×1.2m,5-5布置,每根锚索使用两卷Z2380树脂锚固剂;注浆锚索规格Φ22×6300mm,间排距2.8×3.6m,3-3布置,采用外置式橡皮塞封孔。
2、套36U型棚支护
净断面:净宽*净高=5400mm*4300mm。棚距600mm(中-中),每棚使用4道拉条,钢筋笆片Φ6*10*650*530mm,腰帮背实,每隔200mm用双股16#铁丝绑扎牢固。
3、喷浆
喷厚50mm,以不漏网片为准,强度C20,配合比水泥:黄沙:瓜子片(粒径为5-10mm)=1:2:2(体积比),水灰比为0.45:1,初凝时间为3-5min,终凝时间为10min,速凝剂为水泥重量的2.5%~4%。喷射应均匀,无露筋、露网,无“穿裙、赤脚”。喷浆前必须先冲洗帮顶,喷浆后及时洒水养护,每班至少洒水一次,养护天数不小于7天。
4、注浆
注浆方法:采用注浆锚索注浆;使用锚杆机钻孔,注单液水泥浆,孔深为6m。
注浆设备:注浆选用ZBY3/ 16/22型全液压注浆泵,制浆采用JJS-10型搅拌机。
注浆材料:本次注浆材料主要选用新鲜的P.O32.5普通硅酸盐水泥。水灰比为1:1-1:1.5。
注浆压力及注浆量:终压为8-10MPa。注浆时将以巷道加固密实为目的,注浆量以实际发生为准。
单孔注浆结束标准:1)达到设计注浆压力,并稳压达10分钟以上;2)虽未达到注浆压力,但从其他注浆孔窜浆;3)注浆过程中发现有漏浆现象,并确认无法封堵。
(二)、西部集中轨道下山下部车场巷修支护创新(附图二)
采用外锚网索+喷注浆+内钢筋砼砌碹+壁后充填注浆加固复合支护形式。刷扩后挂网打锚杆支护,并将锚索(包括普通锚索及注浆锚索)紧跟支护至迎头,其次进行全断面喷浆并进行深孔注浆加固,然后进行全断面钢筋砼砌碹,最后进行壁后充填注浆加固。具体支护参数介绍如下:
1、锚网(索)支护
锚网(索)规格:净宽*净高=6.3×5.55m,锚杆采用Φ22×2400mm高强锚杆,间排距700×700mm,顶部锚杆使用两卷Z2360树脂锚固剂,帮部锚杆使用两卷Z2850树脂锚固。钢筋网规格为网片Ф6×1000×1800mm,搭接不小于100mm,每隔200mm用双股16#铁丝绑扎牢固。
帮顶使用注浆锚索支护,规格为Φ22×6300mm,间排距1.5×1.4m,拱部5-5布置,墙部2-2布置,每根锚索使用两卷Z2360树脂锚固剂。
底板使用注浆锚索支护,规格为Φ22×6300mm,2-2布置,间排距3×5m,每根锚索使用两卷Z2360树脂锚固剂。
2、喷注浆
喷注浆方法及相关技术参数同“-910m轨道大巷及皮带机大巷巷修”喷注浆。
3、浇筑钢筋混凝土
(1)成巷规格:净宽*净高=5.4*4.3m,墙高1.6m,壁厚0.40m,基础0.80m。(2)底板设暗梁8道,暗梁规格:长×宽×高=6800*600*700mm,受力筋:Ф20mm,共16根,构造筋Ф8mm、Ф10mm,砼强度C30,底梁位置可根据现场适当调整。(3)底板、墙体及拱部钢筋技术参数及要求:底板双层钢筋,纵向筋Ф18mm@300mm,横向筋Ф20mm@250mm;墙体及拱部双层钢筋,纵向筋Ф18mm@300mm,横向筋Ф20mm@250mm。(4)浇筑砼配合比:水泥(PO52.5):中粗砂(细度模数2.9):碎石(10-20mm):碎石(20-40mm):=1:1.2:1.273:1.273,外加剂NF质量为水泥质量2%,水灰比0.32:1,砼强度C40。 4、壁后充填注浆
注浆方法:浇筑砼同时,预留4分注浆管,浇筑结束后进行注浆。
注浆设备:注浆选用ZBY3/ 16/22型全液压注浆泵,制浆采用JJS-10型搅拌机。
注浆材料:本次注浆材料主要选用新鲜的P.O32.5普通硅酸盐水泥。水灰比为1:1-1:1.5。
注浆压力及注浆量:终压为2-5MPa。注浆时将以巷道加固密实为目的,注浆量以实际发生为准。
单孔注浆结束标准:(1)达到设计注浆压力,并稳压达10分钟以上;(2)虽未达到注浆压力,但从其他注浆孔窜浆;(3)注浆过程中发现有漏浆现象,并确认无法封堵。
三、巷道支護情况比较
以-910m轨道大巷、西二11-2皮带机大巷及西部集中轨道下山下部车场巷修情况为例:
巷道原巷修采用架36U型棚+锚索+喷浆支护。巷道距顶板煤层法距近(约15m左右),巷道围岩多为砂质泥岩、泥岩,地压大,支护的U型棚为被动支护,无法承受住巷道围岩的压力,修护后的巷道1年左右即发生严重变形,棚梁错断、棚腿折弯,底板底鼓严重,必须得进行一次大规模巷修,极大得影响西部11-2采区进料、排矸运输。
-910m轨道大巷及西二11-2皮带机大巷现采用外锚网索+内套36U型棚+喷注浆加固复合支护形式。巷道先进行锚网索主动支护,然后套36U型棚进行被动支护,最后喷注浆加固,使围岩形成整体,强化支护效果。西部集中轨道下山下部车场现采用外锚网索+喷注浆+内钢筋砼砌碹+壁后充填注浆加固复合支护形式。三处巷修自2012年下半年巷修至今已2年半,巷道未发生明显变形,极大的满足西部11-2采区进料、排矸、出煤的需要。
四、结语
(一)、西部集中轨道下山下部车场采用外锚网索+喷注浆+内钢筋砼砌碹+壁后充填注浆加固复合支护形式,经现场实际应用,可有效的控制围岩变形,达到了预期的效果,为类似条件巷道支护方案设计提供了有益的参考。
(二)、极大的增强运输安全保障,保证矿井安全生产
-910m轨道大巷巷道采用新支护修护后,不再需要频繁的进行巷修,不会影响掘进头的正常进料、排矸、出煤,极大的增强运输安全保障,保证矿井安全生产。
参考文献
[1] 岑传鸿.《采场顶板控制与检测技术》. 徐州:中国矿业大学出版社,1998.
[2] 柏建彪、侯朝炯;深部巷道围岩控制原理与应用研究[J];中国矿业大学学报,2006年02期.
[3] 余伟健、 王卫军等;高应力软岩巷道变形与破坏机制及返修控制技术[J];煤炭学报,2014.
[4] 张农、王保贵等;千米深井软岩巷道二次支护中的注浆加固效果分析[J];煤炭科学技术,2010.