“棚锚注浆喷砼”等多种联合支护方式.docx

“棚、锚、注浆、喷砼”等多种联合支护方式在软岩严重破坏巷道整治中的有效应用摘要: 山西省阳泉煤业集团有限责任公司下属单位一矿西轨道大巷 2500 —— 3000m 段由于巷道围岩较软,受矿井水影响后易膨胀, 且本段大巷受构造应力、周围采空区、水害等多种因素影响, 巷道变形严重, 难以维护, 严重影响使用。后平行于轨道巷开掘绕巷仍不能解决上述问题, 严重制约矿井生产。经多方论证, 采用 U 型棚成形、喷砼、全锚索支护、注浆加固联合支护方式对原轨道巷进行维护,得到有效整治。传统的棚式支护理念与先进的锚索支护理念及注浆支护理念有机结合、合理使用,达到理想治理效果。关键词:棚、喷砼、注浆、锚索、加固工程背景: 阳煤集团一矿北丈八井+669 水平西轨道大巷 2500 —— 3000m 段位于矿井主采煤层 15# 煤顶板上方, 本段巷道( 轨道大道) 采用砌碹支护,碹体厚度 300mm 。由于受各种因素影响,巷道严重变形,难以维护。为保证矿井的正常生产,在距轨道大巷南侧 35m 处平行原大巷开掘绕巷(改道巷) 。改道巷采用锚杆、锚索联合支护方式, 局部地段采用全锚索支护, 但是改道巷同样出现严重的挤压变形,影响正常生产秩序。在巷道使用期间, 由于轨道巷和改道巷变形严重, 两条巷道被迫一条整修, 一条使用, 交替维护, 巷道反复开帮、起底, 重复加强支护,但均不能满足生产需求,严重制约矿井的安全生产秩序。轨道大巷在原砌碹支护的基础上补打锚索补强支护, 改道巷在全锚索支护后内套 29U 型钢拱型棚支护, 但两条巷道仍无法维护, 轨道大巷被迫停止使用,改道巷最窄处仅有 ,勉强满足单向运输。造成严重的安全隐患。巷道的有效治理成为矿井有序生产的瓶颈。一、+669 水平 2500 —— 3000m 段轨道大巷破坏的主要形式+669 水平 2500 —— 3000m 段轨道大巷的顶、底和帮均严重变形, 尤其是两帮和底板变形严重, 顶板下沉量达 1000mm 以上, 巷道底鼓量累计达 2500mm 以上,两侧巷帮移近量总计达 3000mm 以上。改道巷破坏与轨道巷类同。虽经多次开帮、起底, 多种形式的加强支护, 但仍未能有效解决。特别是轨道巷和改道巷的后期监测中发现: 巷道两帮出现明显位移,但帮锚索( L= 5200mm ,有效锚固长度 5000mm )受力没有明显增加, 说明巷道两帮浅部 5000mm 范围内的围岩出现整体位移或帮锚索支护失效。二、+669 水平 2500 —— 3000m 段轨道大巷变形破坏的主要原因分析 1、巷道围岩的松、软、流变性强等特性导致巷道易变形本段大巷围岩主要以黑色泥岩为主,围岩强度低, 原巷道设计断面轨道巷变形破坏形式图巷道变形后轮廓层理、节理和裂隙发育, 黏结性较差, 受风、水等外界影响后, 整体力学性质会急剧下降。普氏硬度系数: f=2~3 ,饱和抗压强度 R b≈ 20Mpa; 密度ρ≈ 3 。围岩内含有遇水易膨胀的多种矿物成分, 围岩流变性强。巷道围岩本身的力学性质差是导致巷道变形、不易维护的主要原因之一。 2 、巷道的断面形式设计及支护方式不合理,不能满足支护需求轨道大巷: 断面形状为半圆拱型, 净宽 4400mm , 毛宽 5000mm , 净高 3800mm ,毛高 4100mm ,毛断面 2 ,巷道跨度大,断面积大。○ 1 巷道采用半圆拱形断面形式。半圆拱形适用于顶压大,侧压小, 无底鼓的地质条件, 不能有效抵抗侧压、底压对巷道造成的破坏。○ 2 顶帮采用砌碹支护,底板没有支护,碹体与围岩之间没有充填。首先, 砌碹支护不能充分发挥围岩的自承能力, 且由于碹体与原岩之间没有充填, 易造成结构应力, 从而导致原岩次生裂隙的生成而引起巷道的破坏。其次, 底板没有采取任何支护措施, 不能有效控制巷道底板围岩变形。巷道受力变形期间, 在维护巷道时, 采用了顶帮补打锚索的控制手段, 底板只简单进行起底来满足使用, 仍然没有加强底板支护, 违背了“治顶先治帮, 治帮先治底”的原则。在巷道后期维护期间,顶板基本没有下沉,而碹体挤跨,属于典型的侧压、底板压力大的巷道。在巷道变形最严重时, 顶帮锚索没有明显的断裂迹象, 说明多次起底后, 导致顶帮围岩松散, 松动圈扩大化, 锚索锚固端没有稳定的锚固区域。北丈八井+669 水平西轨道大巷上方有原斜四尺井(服务于 12# 煤)轨道大巷,两巷垂直重叠,上部周围采区的 12# 基本回采完毕。北面有原 12# 煤 4108 工作面的回风巷、尾巷煤柱横跨轨道大巷及改道巷, 压力通过煤柱传递至丈八井西轨道大巷及改道巷上部。南面原 12# 煤 4107 工作面回采完毕,采空区边缘距轨道巷 70 米,距改道巷 30米, 4107 工作面的采空区压力成为两