锚喷巷道变形

2024-08-12

锚喷巷道变形（共7篇）

锚喷巷道变形篇1

一、矿区地质概况

大雁矿区的含煤地层主要由河流、湖泊相含砾泥岩、砾质砂岩、粉砂岩;湖泊相泥岩;深水湖泊相地层, 岩性以砂岩为主, 夹薄层中、细砂岩;沼泽相砂岩、泥炭沼泽相煤层和薄层河床砾质砂岩、粗砂岩所组成。为膨胀性软岩矿区。

1、巷道围岩性质

矿区内各煤层顶、底板均为泥岩或粉砂岩, 胶结较差, 遇水膨胀, 有底鼓的倾向, 煤层顶底板均为软岩。

本区煤层围岩属软岩, 硬度在3~4之间。区内煤层顶底板岩石约有87%以上为泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、粉砂岩及细砂岩组成, 13%以下为粗砂岩及含砾砂岩组成。据肉眼鉴定, 这几种岩性均由泥质或凝灰质胶结, 松散破碎。由于煤层较软、抗压强度低, 极不利于巷道及采面支护, 容易使巷道变形和支护困难。

2、典型岩石的基本物理力学性质

矿区内砂岩的强度比泥岩、煤均低, 原因是其胶结性能差, 遇水即成泥沙;含砾泥岩的强度最低, 是本区内最难支护的软岩。

大雁矿区典型岩石的物理力学性能指标如下:

泥岩:其含水率为18.35%, 视密度1892kg/m3, 孔隙率35.18%, 单向抗压强度自然3.91MPa, 单向抗拉强度0.15MPa, 膨胀率0.28。

砂质泥岩:其含水率为21.54%, 视密度1813kg/m3, 孔隙率37.47%, 单向抗压强度自然8.60MPa, 单向抗拉强度0.14MPa。

粉砂岩:其含水率为15.48%, 视密度1840kg/m3, 孔隙率34.40%, 单向抗压强度自然7.87MPa, 单向抗拉强度0.14MPa, 抗剪试验0.70MPa, 膨胀率0.19。

细砂岩:其含水率为17.16%, 视密度1758kg/m3, 孔隙率38.26%, 单向抗压强度自然5.30MPa, 单向抗拉强度0.19MPa, 抗剪试验0.85MPa。

砂岩:其含水率为16.57%, 视密度1861kg/m3, 孔隙率34.85%, 单向抗压强度自然7.53MPa, 单向抗拉强度0.23MPa, 抗剪试验1.23MPa, 膨胀率1.35。

粗砂岩:其含水率为18.26%, 视密度1943kg/m3, 孔隙率34.62%, 单向抗压强度自然5.98MPa, 单向抗

拉强度0.36MPa, 抗剪试验1.20MPa。

含砾泥岩:其含水率为22.64%, 视密度1922kg/m3, 孔隙率35.67%, 单向抗压强度自然1.04MPa, 单向抗拉强度0.04MPa, 膨胀率11.39。

煤:其含水率为36.57%, 视密度1338kg/m3, 孔隙率41.55%, 单向抗压强度自然12.75MPa, 单向抗拉强度0.47MPa, 抗剪试验1.80MPa, 膨胀率0.24。

矿区内岩石的总体特征为:低强度、高膨胀性、弱胶结性、大孔隙率。

二、巷道破坏的形态与原因

松软岩层中掘进的锚喷巷道, 初次来压具有快和大的特点。锚喷巷道开掘不久, 围岩产生急剧位移, 使喷层开裂, 锚杆拉断和锚杆垫板开裂, 这是压力释放阶段, 一般为30天左右。松软岩层巷道中受力变形乃至破坏的部位都处于底部及两帮, 尤其两墙脚收根和底鼓最为严重, 其次是两帮移近和两肩喷体裂缝、崩皮, 顶板下沉量相对较少, 造成顶底板移近和巷道断面收敛, 因此锚喷支护的重点应着重底部和两帮, 而不在拱顶。在不同的开采水平锚杆支护的设计参数不应一成不变, 重力场的静压力对松软岩层的巷道压力作用, 是随井深递增而增加的, 在巷道压力显现中起主导作用的还是松软岩层的膨胀应力, 在浅部地层中其锚喷支护的高倍强度系数掩盖了施工工艺的不科学和锚喷设计参数不准确等问题, 其锚喷巷道的静压期变形速度为:高3.4~5.6mm/月, 宽1.6~2.8mm/月, 巷道基本稳定不破坏。在深部锚喷巷道中静压巷道两帮最大移近量300~600mm, 需经翻修方能使用, 其变形破坏所需的时间为:岩巷开掘后的5~10天, 煤巷为20天左右。并且锚喷巷道的变形破坏和压力显现与岩性有密切关系, 泥岩和粉砂岩中巷道变形破坏的占95%, 而砂岩和沙砾岩中巷道变形破坏的占8.9%, 所以选择锚喷巷道的位置应布置在砂岩类为宜。其变形破坏的原因如下:

1、巷道位置的选择不合理。在巷道设计时, 应全面、系统地了解矿井稳定岩层的分布空间情况, 尽可能将巷道的位置布置在稳定岩层中。

2、施工方法和施工工艺的不科学。软岩矿区的巷道掘进基本都采用了光面爆破法, 但效果并不理想, 棱角坑包大量存在, 刷出规整巷道轮廓线的工作, 因为劳动强度大、耗时长而不理想, (下转第74页) 打上锚杆后, 形成的岩层组合拱尺寸不规则, 产生了大量的受力不均匀点, 在受力弱处巷道锚喷支护首先遭到破坏, 进而破坏整个岩层组合拱, 使支护全面失效, 甚至出现托盘与巷帮离层的现象, 巷帮几乎在自由状态下受力变形, 很快就破坏了;锚喷程序不合理也是原因之一, 先打锚杆后喷浆, 没有锚杆和托盘控制的那一部分岩体由于风化、潮解而脱落了, 加剧了托盘与巷帮离层的现象, 尽管又喷了浆, 但对于喷层应力来说, 破坏了全断面趋于均匀分布的合理性, 使支护整体的强度不均匀一致, 在薄弱处首先产生破坏, 所以合理的施工工艺是先喷浆后打锚杆, 这样才能有效地抑制岩体变形。

3、锚喷设计参数的不准确。在锚杆直径、间排距、锚深的设计上要留有一定的变形余量, 在实际施工中, 为了向锚杆眼中注药卷等工作的方便, 巷道顶部的锚杆眼是站在刚爆破下来的矸石堆上打的, 而矸石堆顶面与巷顶的距离又多数小于锚杆长度, 所以锚杆眼角度多数达不到设计要求, 这样也使巷道围岩的组合拱尺寸达不到设计值, 同样也使锚杆眼底的有效控制面积不一致, 甚至产生无支护效应区。

三、对策分析

1、设计依据的准确性。重视膨胀性软岩的特性, 组织系统的观测, 了解地压的规律, 如来压时间、稳定时间、巷道的变形值、膨胀物质含量、膨胀力大小、自然含水率等, 通过长期的不同条件下的地压观测, 采集大量的数据并进行综合分析, 绘制压力与时间的特性曲线, 掌握来压周期、压力强度、巷道变形特征等, 为设计参数的确定打下坚实的实践基础。

2、巷道布置应避免沿走向或层位布置在软岩中。

3、适当加大穿软岩段的巷道断面, 预留变形余地和补强加固余地, 巷道周边留出200mm, 等压力释放高峰过后, 适时进行二次支护以维护巷道稳定。

4、分次锚喷支护以适应软岩应力释放的客观规律。一次锚喷挂网紧跟工作面支护, 做到及时封闭, 属于柔性支护。容许支护适当变形以适应软岩应力释放的规律, 而支护结构不受大的破坏。二次刚性支护不允许柔性支护的变形再发展, 做到先柔后刚、刚柔结合, 使二次刚性支护避开软岩应力释放高峰可能造成的支护结构破坏和冲击, 充分发挥支护作用。

5、合理确定锚喷技术参数, 在设计上留有一定的变形余量。推广使用联合支护, 其中先锚喷网、后套U型可缩性钢支架效果较好, 爆破后立即采用锚喷进行一次支护, 喷厚70mm左右, 全面封闭围岩防止风化潮解, 安设锚杆群稳定围岩以限制变形, 使其在控制下适量地收敛变形以释放围岩中地应力, 使用U型可缩性钢支架进行二次支护, 进一步使围岩作适量的收敛变形, 当U型可缩性钢支架的可缩性消失时, 钢支架的二次刚性支护将充分发挥支护作用。

应用锚喷支护技术必须因地制宜, 在技术可行、经济合理的前提下, 根据地质条件及地压显现规律, 选择合理的支护方式, 不断发展和完善锚喷支护技术。

摘要：通过系统的矿压监测, 了解巷道破坏变形的特征和规律, 分析其原因, 较好地解决支护问题。

关键词：大雁矿区,锚喷巷道变形,原因,分析

采用灰渣代替河砂进行巷道锚喷篇2

巷道进行一次支护后 (既锚杆, 架棚等) , 再进行二次支护 (喷浆) 能更好的长时间保证巷道的完好性, 更好的延长巷道的使用寿命但喷浆往往又增加了巷道的造价。因此降低喷浆的成本, 普及巷道喷浆是很多工程技术人员都想解决的一个问题。下面我想论述一下利用矸石电厂废料灰渣代替河砂对巷道喷浆, 降低巷道喷浆成本。

1 使用灰渣喷浆代替混凝土喷浆的可行性

(1) 支撑作用, 即混凝土抗压强度为200kg/cm2, 而灰渣喷浆抗压强度为60kg/cm2, 在有锚杆支护巷道使用混凝土喷浆和使用灰渣喷浆作用一样。

(2) 充填作用:喷射速度高, 能很好充填围岩的裂隙。节理和凹穴的岩面, 从而提高围岩的强度, 使用混凝土喷浆和使用灰渣喷浆作用一样。

(3) 隔绝作用:喷浆封闭了围岩表面, 完全隔绝了空气, 水、围岩的接触, 有效防止了风化潮解而引起的围岩破坏与剥落, 使围岩能保持原有的稳定和强度, 使用混凝土喷浆和使用灰渣喷浆作用一样。

(4) 转化作用:高速喷射, 有很高的粘结力和较高的强度, 喷浆与围岩紧密结合, 能在结合面传递各种应力, 再加上充填、隔绝作用的结果, 提高了围岩的稳定性自身的支撑能力, 形成一个共同工作和力学统一体, 具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用, 从根本上改变了支架消极承压的弱点。使用混凝土喷浆和使用灰渣喷浆作用一样。

因此结论使用灰渣喷浆代替混凝土喷浆是可行, 通过九井西采一路联络车场石门巷道灰渣喷浆试验效果比较好。2003年4月用灰渣喷浆的巷道至今支护状态仍然很完整。

2 适应条件

(1) 井下各种类型巷道 (半煤巷、全岩巷) 。 (2) 巷道顶板岩性:比较稳定, 砂岩或砂页岩。 (3) 高沼气矿井、低沼气矿井、瓦斯突出矿井。 (4) 无冲击地区, 而且动压和巷道侧压均较小的巷道。 (5) 永久巷道支护。使用锚杆或锚杆挂网支护的巷道。

3 技术特征

(1) 巷道断面5~12m2。 (2) 喷射厚度100mm左右。 (3) 使用1.6m长的φ16mm的钢筋水泥快硬药卷锚杆, 锚杆布置形式为矩形间排距为800×1000mm。 (4) 水泥与灰渣配合比为1:2~3 (重量配合比) , 水灰比:0.45~0.55。 (5) 锚固力达到6吨以上。 (6) 炮眼布置:设置周边眼, 爆破后要求巷道凹凸±50mm。

4 施工工艺及主要安全措施

4.1 施工工艺

根据巷道的岩石的破碎程度及巷道压力的大小、作业方式选择二掘一喷, 边掘边喷, 以及浅眼小循环、多工序平行交叉作业, 工序安排是全断面一次爆破后打设锚杆支护, 初喷20mm以上, 成巷班复喷至设计厚度。喷浆前必须用水冲洗, 巷道帮顶, 将喷浆地段的浮石、活石清理干净, 锚杆按要求打设牢固, 垂直岩面不小于75°, 露头不大于5公分, 喷浆作业时, 严禁与工作面平行作业, 保证喷浆质量达到设计要求, 喷射顺序要先墙后拱、自下而上, 一次不得喷全厚, 可分两次。

严格按操作规程正确使用喷射机, 尤其要注意调整风压、水压, 以减少回弹量, 降低粉尘浓度, 保证喷层质量。

喷头操作要先给水后送料, 及时调整水灰经, 喷头应尽量与岩面垂直, 并与岩面保持1米左右间距, 喷射顺序应先墙后拱, 自下而上呈螺旋状轨迹移动, 旋转直径以200mm左右为宜。

为了保证喷射质量, 提高工作效率, 应合理划分喷射区段。一般以6m长为一基本段, 基本段再分为2米长的三小段, 喷墙时每喷完1.5米高使依次向相邻小段前进, 见附图。对一些凹凸严重的岩面, 应先凹后凸, 自下而上地正确选择喷射次序。

干料的拌制和拌合料静放时间、掺速凝剂2%时, 静放时间不得超过5分钟, 不掺速凝剂时不得超过2小时, 尽量作到随拌随用。

为防止喷浆收缩开裂, 保证水泥标号425#以上, 坚持在喷层终凝后进行洒水养护是很重要的。

4.2 安全措施

(1) 断面爆破为全断面一次性爆破, 雷管使用毫秒延期电雷管, 炸药采用2#煤矿硝铵炸药。 (2) 巷道顶板极破碎时, 要铺设护顶金属网, 避免巷道超挖现象。 (3) 当煤层硬度有变化或有夹石层时, 要调整装药量, 以确保爆破效果。 (4) 为保证喷射质量, 对淋水较大的地点要采取打眼放水的方法来减少巷壁积水。 (5) 为确保安全, 工作面禁止空顶作业, 最大空顶距为1.0m。 (6) 喷浆作业要由有经验的老工人操作喷射机, 发现异常先停喷射机进行检查处理。 (7) 喷枪作业时前方不得有人或把枪对人, 喷浆作业前要将喷管顺好, 不得有死弯。

5 结束语

滴道矿九井西采联络车场子2003年2月采用矸石电厂废料灰渣代替河砂对巷道喷浆, 效果非常好该巷道至今仍在使用。现在滴矿立井主运巷及六采部分巷道也采用矸石电厂废料灰渣代替河砂对巷道喷浆, 这项技术与原锚杆支护喷射混凝土支护相比, 可节省大量的河砂, 按照中宽2.6m, 墙高1.6m, 半圆拱巷道, 喷浆厚度为100mm, 100米巷道使用河砂为100× (2×1.2×0.1+2.6/2×3.14×0.1) =100× (0.24+0.41) =65 (m3) , 可节省资金65×20=1300元。一年喷4000M可节省资金4000×13=52000元。

一般使用混凝土喷浆, 回弹率在15%左右, 而用灰渣喷浆因灰渣容量为1.048吨/m3, 砂子容重2.5吨/m3, 因而采用灰渣喷浆回弹率为5%左右, 100米巷可减少回弹料10%×65=6.5m3。一年可节省水泥资金:4000米×6.5m3÷100M×400元/M×2.5T/m3=260000元。4000M巷道共节省资金:26+5.2=31.2万元使用电厂遗弃的废料灰渣喷浆可以变废为宝, 解决矸石电厂灰渣占地污染环境诸多问题。

参考文献

巷道施工中锚喷支护技术分析篇3

任何产品的生产, 不按其工艺要求进行, 质量都是无法保证的。锚喷支护也是如此。锚喷支护质量的制约因素很多, 施工中只要有一个环节不按工艺要求进行, 就将会从根本上降低其质量, 影响支护效果。

1 锚杆支护工艺概述

在锚杆喷射混凝土支护的巷道中, 锚杆所发挥的支护作用是为人所共知的。过去我们主要使用的管缝锚杆, 由于其施工方便, 便于机械化作业, 提高了掘进速度, 为锚杆支护技术在我矿区的发展起到了推动作用。然而, 几十年的应用也逐渐暴露出管缝锚杆存在着许多无法克服的缺点。由于管缝锚杆是靠管径的弹性变形产生的管壁和钻孔岩石表面之间的磨擦阻力锚固围岩的, 在材质、加工和安装质量方面都难以达到设计要求, 而且耐腐蚀性差, 导致锚固力降低, 支护质量不稳定。因此采用高初锚力、高强度的树脂螺纹钢锚杆替代管缝锚杆可以提高支护质量其屈服荷载、破断荷载大大高于普通锚杆, 特别是在锚杆尾部螺纹部分经过强化热处理后, 其强度高于杆体强度, 并能保证必要的延伸率, 使锚杆支护的安全可靠性进一步提高。

2 锚喷支护的前提和基础———光面爆破

光面爆破是通过合理选择爆破参数, 使爆破后的巷道成形规整, 减少了超挖和欠挖, 最大限度地保持围央的自撑能力, 有利于安全施工和永久支护的安全使用。光面爆破施工在工艺上有着严格的要求。但我们在现场调查中发现, 不少的巷道光爆成形很差, 超挖严重, 围岩表面不规整。究其原因, 是末按工艺要求施工。有的施工人员为了片面追求进度, 不按要求布置周边眼、随意加大装药量, 造成少钻眼、多装药, 根本不成其为光面爆破。其结果严重破坏了巷道围岩的稳定性、削弱了它的自身强度、降低了它的自承能力, 给下一步的锚喷支护带来很大困难。

3 合理确定复喷到迎头的距离

在现场施工中, 不少单位将复喷紧跟迎头。这在巷道围岩条件好、原始应力较小时是可行的, 因为这种巷道开挖后很少发生变形。但大多数巷道则并非如此, 它们往往要有一个变形期, 使应力得以重新分布、达到平衡, 这样巷道才趋于稳定。根据巷道支护理, 锚喷支护是一种主动支护, 是一种将“抗”与“让”相结合的柔性作用, 使围岩应力得以合理分布, 提高围岩自承能力, 这样更有利于维护围岩的稳定。

锚喷两次支护也是根据上述机理提出的。巷道开挖后立即初喷一薄层砂浆或混凝土, 并安装锚杆。这样利用喷层和锚杆的柔性特点, 允许围岩有一定量的变形, 以改善围岩内部的应力分布状况, 并控制围岩有较大的变形发展, 以达到发挥围岩自承拱的承载能力的目的, 减少对二次永久支护层的压力。复喷到迎头的距离, 取决于围岩的性质、构造、巷道断面、掘进速度与光爆效果等因素。

4 一次喷射的厚度

喷射时, 围岩表面立即粘结成一层喷射混凝土。如果连续在一处喷射, 粘结的混凝土层会愈粘愈厚, 直到混凝土支持不住本身的重量, 会出现脱落, 影响混凝土的粘结与凝聚。如果喷头移动的过快, 在围岩上只留下一层砂浆, 大部分的骨料回弹, 等薄层硬结后, 再复喷必然会增加回弹率, 影响效果。因此, 一次喷射混凝土应有一定的厚度, 其厚度可根据岩性、围岩应力、巷道规格尺寸、喷射的角度等来确定。一次喷射厚度同喷射方向与水平面的关系可用下式计算:

式中D-一次喷射的厚度;

α-喷射方向与水平面的夹角。

通过一般计算, 一次喷射厚度为40 (顶) ~70 (帮) mm为最佳, 分层喷射时, 必须在前一层喷射混凝土终凝后再进行。

5 锚喷支护技术施工中的管理

煤矿施工的特点是地下分散作业, 严格执行施工制度与落实措施更为重要。锚喷支护在质量管理上还有不少薄弱环节亟待加强。

5.1 锚杆安装的质量管理

锚杆赖以发挥作用的首要条件其安装角度和初始锚固力均要达到要求。实加强对锚杆安装质量的管理, 要严格钻孔质量关。钻孔时必须长钎和短钎交替使用, 必须保证锚杆与顶板和两帮的垂直度达到标准规定的要求。安装螺纹钢树脂锚杆时, 搅拌要到位, 锚杆尾端的垫板要贴紧围岩表面, 然后用专有工具将螺母上紧, 确保扭距、预应力达到要求。这几道工序一道都不能省, 必须监督施工人员逐项完成。只有这样才能保证锚杆安装角度和初锚力达到预期的要求, 提高锚杆的支护效果。

5.2 喷射混凝土的质量管理

5.2.1 混合料的配合比

由于喷射混土施工工艺的特点, 在选择喷射混凝土配合比时, 既要满足支护结构对喷射凝土的物理力学性能方面的要求, 又要考虑喷射混凝土施工工艺方面的要求, 而使喷射混凝土具有足够的抗压、抗拉、粘结强度, 又使喷射混凝土收缩变形值保持最小, 喷射作业时的加强弹花机率也最低。喷射混凝土的配合比不但决定喷射混凝土的强度, 也是确定其成本高低的重要因素。喷射混凝土的成功依赖着许多变化的因素, 便其配合比是在诸多因素中起着主导作用的。

5.2.2 喷射混凝土厚度

5.2.2.1严格按质量标准加强对喷射混凝土质量的检查, 严格进行试块强度检测, 不得弄虚作假, 否则不予定级。

5.2.2.2加强石子的级配管理, 对于含石粉, 泥土的石子、砂子要事先冲洗干净, 做到不合格的料不下井。

5.2.2.3喷射混凝土的拌合要使用专用搅拌机, 要严格按配合比随拌随用。

5.2.2.4加强对管理人员与施工人员的技术培训和思想教育、提高他们的技术素质、质量意识与执行堆积的自觉性。

喷射混凝土厚度是巷道锚喷支护的主要参数之一, 因此成为支护质量标准中规定检查的基本项目。在目前的情况下, 要有效地控制喷射混凝土的厚度, 一是要加强现场与施工同步的监督和管理;二是必须实行拉线喷射, 即按巷道的净断面尺寸拉好线进行喷射, 这是在目前条件下控制喷厚的简单易行而又具显著效果的方法;三是加强喷射施工前后巷道尺寸的对比检查, 在巷道上下帮定点, 每1米为一个控制点, 在这一点上对喷射前后的巷道尺寸进行对比检查, 从而确保喷射厚度达到要求。

5.3 其他方面

在喷射混凝土施工中还存在着其他一些不良现象, 也必须加强管理加以克服。

(1) 多次重复喷射。现在的喷射机具与喷射工艺完全能满足目前的喷厚要求, 但不少单位还采取多次喷射的施工方式。在这种情况下, 喷层只要受力, 就极易在两次喷射面之间产生离层, 影响其支护强度。

(2) 由于巷道成形不好, 巷道出现较大超挖时, 个别区队则采取填矸或者挂多层金属网, 制造假帮假顶。这些均不利于巷维护。

(3) 喷前不冲刷受喷面。喷射混凝土前必须将受喷面冲刷干净, 否则必然削弱喷射混凝土与受喷面的粘结, 直接影响喷层的支护能力, 降低支护效果。

(4) 喷后不养护。喷射混凝土施工后的养护是一道很重要的工序。井下潮湿、空气湿度大, 对喷射混凝土养护有一定好处。便喷射混凝土中添加了速凝剂, 在水化过程中, 需要较多水分。因此养护对提高喷体强度是必须措施之一。

结束语

总之, 锚喷支护技术在巷道施工中占有相当重要的地位, 做好施工的每一步工作, 加强施工管理, 为延长巷道服务年限和施工安全做好基础

参考文献

[1]范公勤.缓倾斜倾斜煤层回采巷道断面选择研究[J].西安科技学院学报.

[2]高凤军, 刘宝海.锚网支护在回采巷道的应用[J].内蒙古煤炭经济.

福建煤矿巷道锚喷支护的推广使用篇4

福煤集团下属三十几对矿井, 但各矿井的地层又有所区别, 如福建煤电公司下属龙岩、永定、苏邦三矿区开采地层为下二迭童子组一段及三段地层, 漳平煤业有限公司下属矿井为上三迭统大坑组上段及下段地层。在福煤集团公司内, 各矿区顶板的岩性以泥页岩、细粉砂岩、粗粉砂岩、细砂岩为主, 矿区范围内, 地质构造比较复杂, 特别是小断层、小褶曲、节理裂隙特别发育。各煤矿顶板又有各自的特点:部分矿井矿山压力显现比较大, 如福建能源 (漳平) 煤业有限公司下属文宾山煤矿、福建煤电公司下属坑柄煤矿;一些矿井局部地区压力显现比较明显, 如福建煤电公司下属培丰煤矿+150环型车场及附近压力比较大;一些矿井可采煤层中, 其煤层顶板条件也存在差别, 如福建煤电公司下属苏一煤矿37#、39#煤层顶板条件比较好, 而38#煤层顶板就相对比较破碎, 给顶板管理带来了困难。

2 福建省近年来煤矿开采巷道支护情况

近年来, 随着福建省各煤窑开采深度、广度及开采强度的不断提高, 地质条件日趋复杂化, 强烈采动影响巷道、松软破碎围岩巷道及特大断面巷道和硐室等复杂困难条件占的比重越来越大, 显著增加了巷道支护难度。煤矿巷道支护也经历了木支护、砌碹支护、U型钢支护到锚杆支护的漫长过程, 经过文宾山一系列的论证, 锚杆支护是目前经济、有效的支护技术。

3 文宾山矿井概况

文宾山煤矿隶属福建能源 (漳平) 有限公司, 主管部门为福建能源集团有限责任公司。矿井位于漳平新桥镇, 对外交通方便, 区内有公路通往鹰厦线, 距麦园火车站10km, 到漳平市50km。井田位于戴云山支脉之一的城门隔山-马水尖山脉北部, 区内地形受岩性、构造等因素的控制, 平地少, 井田地形是中部高, 向北两侧逐降低。

矿井目前开采煤层属上三迭统大坑组下段中带, 开采煤层有d4、d5。煤层顶底板特征见下表。

4 煤矿巷道支护形式:

现阶段文宾山矿井巷道支护形式主要采用以下几种支护方式:

4.1 砌碹支护:

砌碹支护在很早就开始应用于矿井生产中, 按其砌碹支护材料可分为:料石、混凝土砌块等, 但其支护属刚性被动支护, 成本高、施工速度慢、劳动强度大且不适合围岩大变形。所以在矿井生产中, 除了特殊巷道和硐室, 一般不选择砌碹支护。

4.2 锚喷支护:

取锚杆支护和锚喷混凝土支护的优点。用锚杆支护进行支护时, 在两锚杆之间的围岩表面附件, 会产生拉应力。如果岩石松软, 则在拉应力作用下, 可能产生局部的破坏, 这样削弱岩石加固拱的稳定性和承载能力。因此, 锚杆与喷射混凝土联合使用, 就可以防止局部岩块的松动和坠落, 从而加固了岩石, 加固了拱的承载能力。因此锚喷支护不仅成为了岩巷首选的、性能优越的支护形式而且锚杆支护也成为煤巷的主体支护方式。

4.3 棚室支架:

棚室支架曾经是煤矿巷道的主要支护方式, 按其支护材料可分为木支架、钢筋混凝土支架及金属支架, 其中木支架与钢筋混凝土支架已经逐步淘汰。金属支架按材料可分为工字钢、U型钢及其他。棚室支架也属于被动支护, 支架与巷道表面很难密切接触, 控制围岩早期变形的能力差, 在负载困难条件下支护效果差、成本高。棚室支架的用量在逐年减少, 被锚杆支护所替代。

5 巷道支护方式对比

根据现阶段文宾山采区巷道围岩揭露情况, 文宾山采用以下3种支护方式 (其断面规格均适合《煤矿安全规程》规定) 。

5.1 巷道断面5.8m2 (梯形断面) , 采用25kg/m U型金属支护, 棚距为1m。

5.2 巷道断面5.3m2 (半圆拱断面) , 采用砌碹支护, 砌碹墙、拱厚度0.2m。

5.3 巷道断面5.3m2 (半圆拱断面) , 采用树脂锚杆支护, 每米巷道按菱形安装5根/米, 并加上防护网。

5.4 支护方式比较 (见下表)

6 各支护材料经济比较

6.1 掘进工程材料费

金属支护:485元/m;砌碹支护:458元/m;树脂锚杆支护422元/m。

6.2 支护工程材料费

金属支护:805元/m;砌碹支护:435元/m;树脂锚杆支护208元/m。

6.3 人工工资费

金属支护:560元/m;砌碹支护:1012元/m;树脂锚杆支护615元/m。

6.4 安全管理费

金属支护:76元/m;砌碹支护:83元/m;树脂锚杆支护70元/m。

6.5 支护方式费用对比表 (维护费用、运转电费、安全基金等视同一致, 不予计算)

单位:元/米

综上所述, 在综合考虑经济、技术、安全的基础上, 经对比, 树脂锚杆支护可作为该采区系统巷道的主要支护方式。

7 结论

煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、U型钢支护到锚杆支护的过程, 实践证明锚杆、锚喷支护在经济上、安全上是可靠的, 尤其对我省的井巷的支护发展起到积极的推动作用。特别是在我省地质如此复杂的情况下, 锚杆、锚喷支护的发展越来越趋于成熟, 同时结合福建煤层条件特点, 在同等的条件下尽量采用锚杆支护, 如运输大巷、运输顺槽等尽量采用锚杆支护, 对服务年限比较长, 如水平运输大巷、水平石门、平硐、斜井尽量采用锚喷支护。

摘要：福建省煤矿生产中, 由于煤层赋存条件复杂、煤层厚薄不一、巷道支护方式的多样性, 传统上普遍应用坑木支护, 已经不能适应现代高产、高效和安全的要求。本文针对我省尤其文宾山的不同的支护方式进行比较, 认为锚杆、锚喷支护的推广使用具有社会的、经济的、现实的意义。

关键词：煤矿,支护,研究

参考文献

[1]东兆星, 等.井巷工程[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2004.

锚喷巷道变形篇5

1 施工巷道地质条件

1.1 位置及概况:

Ⅲ52上皮带机上山沿5煤层底板施工, 上覆3、4、5煤均未开采, 6煤层已开采完毕。该巷道拨门施工层位为5煤层底板以下约15m。

1.2 顶底板岩性:

该巷道沿5煤层底板施工, 距5煤层8~15m。5煤层直接底板为灰黑色泥岩, 厚1.5~2.5m, 含植物根茎化石;下面为深灰色砂质泥岩, 厚8~10m, 含植物叶片化石, 下部含0.1m的煤线;向下为铝质泥岩, 厚4~5m, 有滑感, 贝壳状断口, 下部含菱铁鲕子。

1.3 地质构造:

据勘探钻孔及周边巷道分析, 该巷道整体为一单斜构造。根据旁边Ⅲ52上回风上山揭露的地质资料分析, 该巷道掘进过程中将揭露6条断层。另外还有可能揭露隐伏构造。

1.4 水文地质概况:

该巷道沿5煤层底板施工, 其含水组为下石河子组砂岩裂隙含水组, 该含水层富水性弱。预计巷道在掘进过程中可能常会出现顶板滴水现象, 水量小于1m3/h。

2 典型案例

2.1 2009年10月4日中班, Ⅲ63轨道下山施工, 下午18:40左右领钎人员刘某某作业时因迎头端面防护不到位, 被片帮的矸石砸伤右小腿造成骨折。

2.2 2010年11月郭某在Ⅲ52上皮带机上山施工, 放炮后在定顶板锚杆眼位时, 因防护不到位被迎头端面片帮的大块矸石推倒, 造成多处肌肉挫伤, 脚关节脱臼。

3 防片帮网的材料、尺寸选择

3.1 材料选择。

防片帮网多采用尼龙绳和经纬钢筋网做为原材料, 但是尼龙绳和经纬钢筋网均不同程度存在缺点。3.1.1尼龙绳网为软网, 易吸水, 在施工过程中打眼水和项板少量淋水及喷浆回弹料的吸附造成网加重, 给挂网带来不便, 而且尼龙网的强度不够, 打眼的钢钎或片落的矸石易造成网破损使网孔变大, 不能起到有效防护。在挂网期间由于网太软没有一定的固定形状不便使用, 最少需要三人才能将网挂好。而且打眼的钢钎容易缠住网的毛边给施工造成安全威胁。3.1.2经纬钢筋网固定后, 打眼过程中钢钎与网格的相互摩擦造成网上下小距离的滑动, 装药时炮眼眼口很容易和经纬网的钢筋重叠, 造成药卷不能顺利送入炮眼, 现场操作人员为了把药卷送入炮眼, 保证爆破效果, 很可能会把防片帮网取下, 造成迎头端面在无防护状态下施工, 给施工人员的人身安全带来威胁。而且, 在炮药装好后, 拆除钢筋网时可能会对雷管脚线造成刮伤, 出现拒爆、残爆等事故, 给施工带来大的安全隐患。由于经纬钢筋网的边是毛茬, 使用时容易刮伤施工人员的手或刮破手套。3.1.3根据现场的实际应用, 防片帮网的材料既要有强度还要有适当的柔软度, 经过对多种材料的对比最终选择软钢丝做为防片帮网的原材料, 软钢丝直径3mm, 在软钢丝外另加套了一层耐磨聚脂软管, 这样不仅保证了强度而且不吸水, 还有利于装药, 拆除网时也不会给雷管脚线造成刮伤, 保证了放炮的正常进行。使用时最多需要两人, 而且在取网时一人便可轻松操作。

3.2 尺寸选择。

网格尺寸100×100mm, 整网尺寸要根据巷道断面来定, 但是必须保证整网尺寸比巷道毛断面超宽300mm左右, 为了方便使用把网分成四片, 以半圆拱断面为例 (如图1) 。

4 防片帮网的使用方法

4.1. 巷道放炮后待炮烟吹净, 人工敲帮问顶找净浮矸活石, 然后使用单体支柱进行超前临时支护, 根据设计断面定好炮眼后, 先打防片帮网固定眼, 防片帮固定眼以巷道设计轮廓线为准向外偏50~100mm, 防片帮网固定眼眼深350~600mm (根据岩性选择) 固定好防片帮网后进行打炮眼作业。

4.2. 打下部炮眼前要先进行倒矸作业, 但使用耙矸机倒矸时容易造成耙斗碰刮防片帮网, 给网造成损坏, 缩短网的使用时间并且降低网的防片帮效果, 因此在上部炮眼打好后将防片帮网向上卷起 (图2) , 卷起高度以耙矸机固定回头轮以上200mm为易, 然后再进行倒矸作业, 待矸石倒好后将网放下重新固定牢固, 打下部炮眼前同样要先打防片帮固定眼, 然后将下部防片帮网固定好, 再进行打下部炮眼作业, 确保打炮眼的整个过程都在防片帮网的防护下。

4.3 固定点的插杆采用直径12mm的钢筋加工成“T”型, 小头焊接一个三角倒刹, 大头长150mm (因网格为100mm见方) 有利于压网。然后用直径10mm钢筋一头压扁, 另一头焊一螺帽或圆环与“T”型插杆连在一起作为一组插杆使用, 使用时先将“T”型插杆放入打好的眼中, 以大头贴岩面为准, 然后将带圆环插杆压扁的一头紧贴“T”型插杆放入眼中至三角倒刹处, 最后用大锤砸紧。

5 现场应用效果

5.1 该防片帮网经过多次的改进, 现使用郊果较好, 该网重量轻, 来回搬运使用方便, 一般两人便可完成操作, 职工愿意使用而且该网结实耐用, 使用寿命长成本低。

5.2 有利于放炮的管理, 装炮药方便并且在拆除网时不会对雷管脚线造成刮伤, 避免出现因放炮不利造成的事故。

5.3 在巷道掘进过程中, 由于断层等地质构造或者穿层施工时, 岩性变化较大, 很多时候会遇到砂质泥岩或层状页岩, 这些岩石容易出现离层、片滑, 尤其在打锚杆或打炮眼时, 由于遇水后更易掉落, 给迎头端面的安全管理带来很大难度, 该网使用以来, 基本杜绝了由于岩石离层、片滑、遇水后易掉落等原因造成的迎头矸石掉落、片滑伤人事故, 做到了巷道施工的全过程防护, 对安全生产起到了有力的推动。

摘要：锚喷巷道在打锚杆及打眼过程中均存在迎头片帮的安全隐患, 为了解决锚喷巷道施工期间的全过程防护, 控制事故发生。本文结合我矿在锚喷巷道中防护措施的应用实践, 阐述了防片帮的做法及应用效果。

锚喷巷道变形篇6

1 概况

煤矿井下喷浆根据不同喷射工艺, 主要可分为干式喷射混凝土、潮式喷射混凝土及湿式喷射混凝土三种类型。因受技术条件、施工工艺、施工环境等因素影响, 我矿现阶段采用的喷射工艺为潮式喷射混凝土, 使用PC-5T型喷射机, 主要技术参数见表1。

我矿喷射混凝土使用的水泥为普通硅酸盐425#水泥;砂为中粗砂, 细度模数宜大于2.5, 含水率为8%-10%;米石必须坚硬耐久, 粒径5~15mm。速凝剂标号782-3, 掺入量为水泥重量的2%-5%, 喷拱部时取上限, 淋水区可酌情加大掺入量。

2 影响喷射混凝土回弹率的因素与现状分析

通过分析我矿喷射混凝土现状, 影响喷射混凝土回弹率的因素主要有以下几点:

(1) 风压、水压控制不好, 喷射距离过大或过小;

(2) 喷射顺序不合理;

(3) 一次喷射厚度过大, 未分层喷射 (喷射分层过多不在此列) ;

(4) 外加剂添加不规范、不均匀;

(5) 喷射手责任心不强或操作不熟练;

(6) 地面混合料配比不合理或不均匀;

(7) 井下水泥掺拌不均匀;

(8) 巷道成型不规整, 受喷面凸凹不平。

(9) 影响回弹率的其他因素。

3 降低喷射混凝土回弹率的措施及理论分析

3.1 混凝土配合比和外加剂用量要符合要求, 掺拌均匀

(1) 砂石粒径符合要求。砂为中粗砂, 细度模数不大于2.5 (粒径0.25~1.5mm) , 石子粒径5~15mm。

(2) 降低石子配比和增加速凝剂用量可在一定程度上降低回弹率, 但对混凝土强度有影响, 因此必须严格控制。重量配合比一般取水泥:砂:石子=1∶2∶2, 石子用量可降低为1.5~2。如有条件, 喷射巷帮与拱顶时, 可分别配料, 帮部配合比=1∶2.5∶2, 拱顶配合比=1∶2∶1.5。

(3) 速凝剂用量一般为水泥用量的2%-5%, 可增加混凝土的塑性与黏性, 但用量不宜超过5%, 否则会降低混凝土的后期强度。

(4) 具体配比时, 我矿一辆矿车 (1.7m3) 混合料使用10袋 (50kg/袋) 水泥, 最多使用1袋速凝剂 (25kg) 。

(5) 水泥与混合料的掺拌、速凝剂的加入量等均必须均匀。提倡地面使用搅拌机配料, 井下使用搅拌机拌料。井下人工拌料时, 掺拌最少二遍。

(6) 速凝剂加入要均匀, 要将一袋速凝剂均匀掺入一车混合料中。

3.2 合理控制水压与水量, 充分湿润拌和料

水灰比一般取0.4~0.45, 水压比风压高0.05~0.1MPa, 以保证喷头处的水环能充分湿润高速流过的拌和料。由于喷射工艺过程无法定量加水, 只能靠喷浆手的经验操作。水量不足, 扬尘大, 喷层表面出现干斑, 回弹率大;水量大, 喷层容易产生滑移、坠落或流淌。

3.3 风压与输料管长度相适应, 降低管道效应

(1) 风压一般控制在0.2~0.4MPa。风压过小, 喷射速度慢, 射捣无力, 石子不易嵌入灰浆而发生回弹, 还易堵管;风压过大, 喷射速度快, 喷浆料对岩面的冲击力大, 也易发生回弹。

(2) 要正确区分喷浆机工作风压与喷头工作风压。喷头工作风压与管路损失风压之和等于喷浆机工作风压。理想的喷头工作风压, 料束集中, 混合料不产生分离现象, 料束冲击力适宜, 反射现象小, 粉尘浓度与回弹率低。理想的喷头工作风压以0.06~0.08MPa为宜。

(3) 管路的风压损失与管路铺设及连接质量、管路输料距离、管壁光滑度等因素有关。在管路一定的条件下, 管路铺设要平直、接头要严密, 以降低风压损失;另外, 钢管比胶管管壁光滑, 输料顺畅, 风压损失小。统计数据显示, 2吋钢管的百米风压损失见表2。

(4) 输料距离不宜过远, 否则管道效应增大。混合料在风压输送过程中, 虽然颗粒重量差异大, 但所受的作用力相同, 因而, 水泥、砂子、石子在管道内活动的范围和状态不一样, 通常水泥在管道上部做悬浮运动, 砂子在管道中部做半悬浮运动, 石子则在管道下部做滚动运动, 这样就将原来搅拌均匀的混合干料重新分离开。管路越长, 风压对混合干料产生的作用力时间也越长, 混合干料分离现象也就越严重, 这种现象称之为“管道效应”。为降低回弹率, 要根据施工条件选择合适的输料距离, 以减少“管道效应”。

(5) 合理的风压和输料管长度, 不易堵管, 喷射速度快, 回弹小。实践证明, 定期前移喷浆机, 保持输料管长度在20~30m左右, 控制好风压, 能降低回弹率。

3.4 喷射手的责任心与操作水平是影响喷射混凝土回弹率的关键

(1) 喷头与受喷面距离以0.8~1.0m为宜, 喷头距受喷面距离较大时, 从喷头出来的料束面积大, 混合料按颗粒重量产生分离运动, 水泥和砂子沿直线运动, 石子沿抛物线运动, 遇岩壁后反弹落下, 粉尘浓度与回弹率均提高。

喷射角度尽量垂直受喷面, 最小不低于75°。

巷道高度大于3m (如喷巷顶) 时, 可搭设工作台, 保证喷头距受喷面的距离及角度符合要求。

(2) 喷头由下而上呈螺旋轨迹移动, 轨迹直径200~300mm, 一圈压半圈, 以降低管道效应。

(3) 控制一次喷射厚度。顶部可三次成巷, 一次喷厚30~40mm, 累计喷厚80~100mm;帮部可两次成巷, 一次喷厚40~50mm, 累计喷厚80~100mm。

4 结语

我矿加强职工教育及培训, 严格现场监督落实, 有效降低了喷射混凝土回弹率, 经统计分析, 混凝土单耗明显下降, 现场回弹率降低至10%~20%, 减少了成本支出, 为其他混凝土喷射工程降低回弹率提供了宝贵的经验。

参考文献

[1]东兆星, 吴士良.井巷工程[M].中国矿业大学出版社, 2004.

[2]金峙.最新矿山井巷掘进工程施工新工艺新技术实用手册[M].中国煤炭出版社, 2006.

锚喷巷道变形篇7

大断面软岩巷道, 历来是开拓工程的难点, 其跨度大、自然冒落拱高, 破碎圈范围大, 破碎层接触面积多, 围岩稳定性差, 成巷速度慢, 施工安全系数低, 在以往的支护中大多采用架棚支护, 但架棚支护的弊病又是空, 控顶时间长, 生产事故多等诸多问题, 近年来, 随着锚喷锚索联合支护在大断面软岩巷道中的成功使用, 给大断面软岩巷道支护带来了可喜的前景, 从根本上解决了空, 控顶时间长的弊病, 达到了先封顶后支护的目的, 减少了事故的发生。

怎样进一步解决好锚喷锚索支护在大端面软岩巷道中的推广使用呢, 还有待于在实践中进行探讨及总结, 本文就其问题以梅河六井-50、暗井车场子与暗主井交岔点施工为例, 就大断面软岩巷道使用锚喷锚索联合支护进行探讨与实践。

2地质概况

梅河六井位于梅河煤田西南部, 梅河二井井田南部, 地理坐标东经125°26′-125°41′, 北纬42°20′-42°27′地质年代为新生界下第三系, 开拓区域为下含煤组E2, 开拓巷道岩性为普氏系数:砂岩f=0.85, 泥岩f=0.9, 灰色页岩f=2.13, 煤f=1.2, 由于岩性有松散软易风化, 遇水软化、膨胀的特点, 岩普氏系数较低, 属软岩范畴。-50暗主井车场子交岔点位于九层煤底板, 岩性为褐色泥岩及白色粗砂岩, 根据煤科院围岩松动圈分类法, 该岩石级别Ⅳ-Ⅴ级之间, 为一般不稳定围岩, 即属于LP/cm=200-300大松动圈, 其主要特征是遇水软化膨胀, 围岩变形量大, 变形持续时间长, 为1-6个月, 根据现场所揭露的岩性分析, 刚性支架不能有效地支护顶板, 采用锚喷锚索试验性支护, 锚杆长度2.4m, 锚杆间距为0.6×0.6m, 三花布置, 锚深2.3m, 旄索长度5.4m, 锚深5.0m, 锚索间距1.5m, 如岩性过于松软, 巷道变形量过大, 则采用锚喷与U型钢棚联合支护, 即在锚喷锚索的下方备上U型棚。

该交岔点的变化断面为3.4-8.5m, 长度为17m, 属于大跨度。根据自然冒落拱高度H=B/2f, 式中H为自然冒落拱高度, B为巷道跨度, f为岩石系数, 在岩石系数一定的情况下, 在设计巷道断面一定的情况下, 利用锚杆的特点, 即改变围岩结构, 提高围岩强度, 并在巷道开凿过程中, 使煤岩层径向力在一定条件下向外充分释放, 使其减小到最低程度, 从而达到减小自然冒落顶高度, 减小跨度, 提高安全度, 达到安全生产的目的。

3施工顺序及方法

见图, 先施工Ⅰ部, 即开凿巷道的顶部, 宽约为全宽的2/3-3/4 (小断面部分4m以下可全断面一次开够) , 断面超过4m为全断面的3/4, 断面超过6m后应该施工全断面的1/2, 施工前先安设好激光指向仪, 确定拱高参数, 开凿后把正顶锚上要求必须按光面爆破打周边眼, 周边眼不准超过0.4m, 实行单段空气柱式爆破, 掏槽眼与辅助眼以能破岩为主准。拉底眼必须够深, 达到设计要求。

施工达到S1后, 要打锚索, 因为此时打锚索可不用人工搭跳, 方便作业。S1一般长度6m, S1是Ⅰ部的第一段, 第一段Ⅰ部施工后, 施工Ⅱ部第一段, 即全断面拱形部分全部, Ⅱ部施工后, 必须把S1留有L长度, 如果全部施工将给S2部及Ⅱ部后期施工造成困难, 因拉底后, 将出现断面过高, 不利于向前施工锚网, S1的长度应考虑到开凿后期径向力的释放情况, 使其得到充分的卸载, 根据六井围岩分类为IV-V类, 故此留有2-3m的L, 人员站在自然高度平台上作业, 能提高功效, 保证安全。

施工Ⅱ时, 可根据现场所揭露的围岩性质而定, 也可以把Ⅱ分为Ⅱ、Ⅱ/两次施工, 逐渐掘送。Ⅱ部施工后要喷浆封闭, 之后再向前开凿, 整个交岔点上部竣工后再拉底施工Ⅲ部, 达到设计要求。

4大断面软岩的围岩观测

大断面软岩施工后, 必须进行围岩位移观测给以后施工提供可靠的依据, 找到应注意的问题, 找到规律。

-50暗主井交岔点围岩观测:

位置:交岔点第15m位置。

通过观测, 大断面软岩巷道施工中, 水平移近量小于垂直移近量, 后期垂直移近量不可忽视, 后期垂直移近量往往决定锚网锚索支护的成败, 故此在巷道设计中应考虑到顶板后期下沉量, 留有一定的余地, 要求保证断面, 由于-50暗主井车场考虑到了后期下沉, 现在顶板垂直移近量稳定后, 仍能达到设计高度。

5主要经济技术指标对比

由于该交岔点采用分次开凿法及锚喷锚索联合支护获得成功, 使经济效益大大提高, 与前期施工的±0车场子交岔点对比综合效益及各项经济技术指标都明显占优, 其主要经济指标如下:

5.1单进

±0车场子与暗主井交岔点用26天完成, 单进为19.61m/月。

-50车场子与暗主井交岔点用12天完成, 单进为42.5m/月。

5.2效率