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摘要通过对软岩及过构造带巷道压力及支护分析,提出巷道支护工艺改进方案。通过在潘一煤矿软岩巷道中的应用与实践,并因此而取得了显著的经济效益和社会效益。
关键词巷道软岩支护
1.0 引言
巷道过软岩及构造带历来是施工的难点和弱点,随着矿井开采深度的不断增大,巷道所处地层压力增大,巷道变形严重,造成折帮、底鼓,虽经多次修复不能稳定,增加了巷道维护费用,影响巷道使用,同时在巷道修复中带来不安全因素。为降低巷道维护费用和保证使用,必须对巷道支护进行综合考虑。
2.0原因分析
煤矿巷道在过软岩及构造带期间,巷道围岩较松软,周围岩石自承能力较差,易出现折帮,掉顶现象,很容易发生冒顶,给施工和安全管理带来一定难度。目前在巷道设计时,一般都尽可能避免巷道布置在软岩位置,但穿层石门施工时难免遇到软岩,在巷道施工时也不可避免遇到软岩和构造带。目前巷道遇到软岩和构造带时一般采用架设U29型棚通过,增加巷道支护稳定性。采用架U29型棚通过软岩和构造带实践证明是可行的,U29型棚架设后能及时支撑巷道围岩自重产生的压力,达到支护目的。
同时U29型棚具有一定压缩量,在压缩时对巷道周围岩石产生抗压缩力,在抗压缩力作用下,巷道周围岩石密度增大,达到抵抗原岩应力的作用。当巷道支护应力与巷道原岩应力达到平衡时巷道支架不再变形,巷道支护保持平衡状态,U29型棚依靠自身压缩变形,对巷道周围岩石产生支护应力,达到支护目的。当巷道压力小于U29型棚支护刚度时,U型棚不会被压垮或压损,能够满足支护要求。随着煤矿开采深度不断加大,巷道所处地层压力不断增大,U29型棚支护刚度已不能满足要求,棚子受压变形超过可压缩极限以至被压垮或折损,如潘一煤矿-650m井底车场副井空重车线、西翼轨道石门、西翼回风石门、联络巷等巷道,U29型棚变形压垮折损,巷道底鼓严重,为使巷道正常使用,每月要进行一次修复,增加了巷道修复维护费用。
3.0 对策
从潘一煤矿-650m水平井下地质条件看,单纯采用U29型棚支护已不能满足要求,在U型棚通过软岩及过构造带后棚子达到最大抗压强度前必须对U型棚进行补强,增加圍岩自承能力,减少松动膨胀圈对U29型棚支架的作用力。如何增加围岩自承能力?只能通过注入水泥浆对围岩进行加固,增加围岩密度提高抗压能力。这一技术已在本矿巷道修复中证实效果较好,如已修复的副井空重车线、联络巷等,都取得了较好效果,基本阻止了巷道进一步变形损坏,减少了巷道维护费用。副井空车线原施工锚喷巷道变形严重,底鼓近1m,后架U29型棚修复注浆后,巷道比较稳定;副井重车线原架U29型棚损坏严重,2006年2月份架U29型棚修复,因未采取注浆加固,至5月份巷道再次变形损坏,6份又进行修复。这说明注浆加固十分必要。但目前潘一矿注浆加固补强只限于巷道修复,只是等巷道损坏后再实行修复注浆加固补强,增加了修复费用。因此为提高煤矿软岩及过构造带巷道支护效果,应在巷道施工中引入注浆加固补强工序,在架U29型棚通过软岩和构造带后,在U29型棚达到最大抗压强度损坏前进行注浆加固补强(包括底板注浆),将会收到较好支护效果。
4.0 施工工艺
4.1注浆锚杆采用直径为22mm、长度1.8m空心锚杆,杆体钻孔,尾部压扁。
4.2注浆泵采用SYB—60/5双液变量注浆泵,采用42.5R普通硅酸盐水泥,水灰比0.7~1.0,注浆锚杆间排距1.5米×1.5米,注浆压力为1.5~3.0mpa。
4.3首先将需修复巷道断面刷大至设计要求尺寸后,布置普通锚杆并挂网,初喷一层砼,再布置顶、帮及底脚注浆锚杆并注浆加固,最后复喷一层砼,喷实喷严,防止漏浆。
4.4注浆锚杆杆体靠近孔口端200mm段与锚杆孔之间的空隙要用快硬水泥药卷封实,満足止浆要求。
4.5注浆前,先依次接好吸浆管、出浆管、压力表、检查管路是否畅通,吸入清水试运转。
4.6在注浆过程中施工人员必须不停揽拌水泥浆液,防止沉淀。发生漏浆时及时采用棉纱或速凝水泥封堵。
4.7注浆压力表达到1.5~3.0mpa时,方可认为合格,先关闭注浆锚杆口的阀门,然后打开缷压阀缷压,待压力下降到零位后,方可摘下注浆锚杆上的快速接头。
4.8注浆作业应成立专门队伍,注浆人员要经过培训,注浆机械应专人负责,专人监督压力表,保证及时注、停反映快速。
4.9注浆孔口阀应在注浆结束至少2小时后拆除,拆除前先打开孔口阀,浆液凝固后方可拆除。
4.10注浆要详细记录眼号、注浆时间、注入水泥浆量、终压等。
4.11注浆长时间达不到设计终压时,一般为浆液沿大裂隙定向扩散所致,可加大水玻璃用量,封堵大通道,并隔2~7天复注。
4.12注浆结束后要用清水冲洗输浆管和泵体,及时维护。
5.0 注浆补强作用及效果
5.1注浆通过浆液胶结破碎围岩,封堵围岩裂隙,提高岩体自身抵抗地压的能力,减少围岩松动圈范围,增强围岩的稳定性,延长巷道服务年限。
5.2注浆加固补强施工灵活、简便,不影响进尺,减少了巷道维护费工作量,满足矿井安全生产需要。
5.3注浆加固补强施工经济效益显著,采用注浆加固补强增加费用每米不超过3000元,而采用U29型钢可缩性支架修复一次巷道,每米造价4500元,每米可节约一千多元。
6.0结论
巷道注浆加固补强从技术上和施工是可行的,提高早期支护强度,可减少巷道维护对围岩破坏,增加巷道服务年限;经济上可节约大量巷道维修费用。
关键词巷道软岩支护
1.0 引言
巷道过软岩及构造带历来是施工的难点和弱点,随着矿井开采深度的不断增大,巷道所处地层压力增大,巷道变形严重,造成折帮、底鼓,虽经多次修复不能稳定,增加了巷道维护费用,影响巷道使用,同时在巷道修复中带来不安全因素。为降低巷道维护费用和保证使用,必须对巷道支护进行综合考虑。
2.0原因分析
煤矿巷道在过软岩及构造带期间,巷道围岩较松软,周围岩石自承能力较差,易出现折帮,掉顶现象,很容易发生冒顶,给施工和安全管理带来一定难度。目前在巷道设计时,一般都尽可能避免巷道布置在软岩位置,但穿层石门施工时难免遇到软岩,在巷道施工时也不可避免遇到软岩和构造带。目前巷道遇到软岩和构造带时一般采用架设U29型棚通过,增加巷道支护稳定性。采用架U29型棚通过软岩和构造带实践证明是可行的,U29型棚架设后能及时支撑巷道围岩自重产生的压力,达到支护目的。
同时U29型棚具有一定压缩量,在压缩时对巷道周围岩石产生抗压缩力,在抗压缩力作用下,巷道周围岩石密度增大,达到抵抗原岩应力的作用。当巷道支护应力与巷道原岩应力达到平衡时巷道支架不再变形,巷道支护保持平衡状态,U29型棚依靠自身压缩变形,对巷道周围岩石产生支护应力,达到支护目的。当巷道压力小于U29型棚支护刚度时,U型棚不会被压垮或压损,能够满足支护要求。随着煤矿开采深度不断加大,巷道所处地层压力不断增大,U29型棚支护刚度已不能满足要求,棚子受压变形超过可压缩极限以至被压垮或折损,如潘一煤矿-650m井底车场副井空重车线、西翼轨道石门、西翼回风石门、联络巷等巷道,U29型棚变形压垮折损,巷道底鼓严重,为使巷道正常使用,每月要进行一次修复,增加了巷道修复维护费用。
3.0 对策
从潘一煤矿-650m水平井下地质条件看,单纯采用U29型棚支护已不能满足要求,在U型棚通过软岩及过构造带后棚子达到最大抗压强度前必须对U型棚进行补强,增加圍岩自承能力,减少松动膨胀圈对U29型棚支架的作用力。如何增加围岩自承能力?只能通过注入水泥浆对围岩进行加固,增加围岩密度提高抗压能力。这一技术已在本矿巷道修复中证实效果较好,如已修复的副井空重车线、联络巷等,都取得了较好效果,基本阻止了巷道进一步变形损坏,减少了巷道维护费用。副井空车线原施工锚喷巷道变形严重,底鼓近1m,后架U29型棚修复注浆后,巷道比较稳定;副井重车线原架U29型棚损坏严重,2006年2月份架U29型棚修复,因未采取注浆加固,至5月份巷道再次变形损坏,6份又进行修复。这说明注浆加固十分必要。但目前潘一矿注浆加固补强只限于巷道修复,只是等巷道损坏后再实行修复注浆加固补强,增加了修复费用。因此为提高煤矿软岩及过构造带巷道支护效果,应在巷道施工中引入注浆加固补强工序,在架U29型棚通过软岩和构造带后,在U29型棚达到最大抗压强度损坏前进行注浆加固补强(包括底板注浆),将会收到较好支护效果。
4.0 施工工艺
4.1注浆锚杆采用直径为22mm、长度1.8m空心锚杆,杆体钻孔,尾部压扁。
4.2注浆泵采用SYB—60/5双液变量注浆泵,采用42.5R普通硅酸盐水泥,水灰比0.7~1.0,注浆锚杆间排距1.5米×1.5米,注浆压力为1.5~3.0mpa。
4.3首先将需修复巷道断面刷大至设计要求尺寸后,布置普通锚杆并挂网,初喷一层砼,再布置顶、帮及底脚注浆锚杆并注浆加固,最后复喷一层砼,喷实喷严,防止漏浆。
4.4注浆锚杆杆体靠近孔口端200mm段与锚杆孔之间的空隙要用快硬水泥药卷封实,満足止浆要求。
4.5注浆前,先依次接好吸浆管、出浆管、压力表、检查管路是否畅通,吸入清水试运转。
4.6在注浆过程中施工人员必须不停揽拌水泥浆液,防止沉淀。发生漏浆时及时采用棉纱或速凝水泥封堵。
4.7注浆压力表达到1.5~3.0mpa时,方可认为合格,先关闭注浆锚杆口的阀门,然后打开缷压阀缷压,待压力下降到零位后,方可摘下注浆锚杆上的快速接头。
4.8注浆作业应成立专门队伍,注浆人员要经过培训,注浆机械应专人负责,专人监督压力表,保证及时注、停反映快速。
4.9注浆孔口阀应在注浆结束至少2小时后拆除,拆除前先打开孔口阀,浆液凝固后方可拆除。
4.10注浆要详细记录眼号、注浆时间、注入水泥浆量、终压等。
4.11注浆长时间达不到设计终压时,一般为浆液沿大裂隙定向扩散所致,可加大水玻璃用量,封堵大通道,并隔2~7天复注。
4.12注浆结束后要用清水冲洗输浆管和泵体,及时维护。
5.0 注浆补强作用及效果
5.1注浆通过浆液胶结破碎围岩,封堵围岩裂隙,提高岩体自身抵抗地压的能力,减少围岩松动圈范围,增强围岩的稳定性,延长巷道服务年限。
5.2注浆加固补强施工灵活、简便,不影响进尺,减少了巷道维护费工作量,满足矿井安全生产需要。
5.3注浆加固补强施工经济效益显著,采用注浆加固补强增加费用每米不超过3000元,而采用U29型钢可缩性支架修复一次巷道,每米造价4500元,每米可节约一千多元。
6.0结论
巷道注浆加固补强从技术上和施工是可行的,提高早期支护强度,可减少巷道维护对围岩破坏,增加巷道服务年限;经济上可节约大量巷道维修费用。