大跨度,多交叉點冒落硐室的修復施工技術教學提綱

1、大跨度，多交叉點冒落硐室的修復施工技術.一40 錨桿支護 2000年第 3 期 大跨度 ,多交叉點冒落硐室 的修復施工技術 黃治江牟彬善V滿為民1j鄉(xiāng)摘要本文介紹了一個受多次采動壓力影響的大躊度,大斷面 ,多交叉點冒落硐室修復工程中進行錨 ,網(wǎng) ,噴聯(lián)合支護的研究與實踐 .通過對圍巖破壞機理分析 ,根據(jù)圍巖松 動圈支護原理,采用錨,網(wǎng),噴聯(lián)合支護,選擇合理的支護參數(shù) ,由錨桿,混凝土噴層 ,金屬卿 與接頂為泥巖和中砂巖 ,厚度分別為 2.6m,4.4m老頂為砂巖，厚10m;底板為泥巖，厚2.4m.硐室西鄰3211,3303工作面采空區(qū),東鄰 3213 工作面煤倉上部硐室分別與3211運輸巷,3

2、303運輸巷,320總回風巷及625 集中皮帶下山相連通 .2 煤倉冒落破壞情況2.1 鬃倉上部硐室破壞情況1993 年在倉身冪 4 大過程中 , 臨時采用四 角術垛,20工字鋼作抬柵,11工字鋼粱護頂?shù)姆绞街ёo.煤倉尺寸為7000X 7000X3500(ram)煤倉旄工完畢后,未對E都硐 室的支護方式作進一步的改進 .至 1996 年 底,由于受多種因素影響 ,硐室圍巖發(fā)生片 幫，冒頂，使硐室尺寸達到18000X9000 X 6000(ram)形成一個大昏落硐室(見圈1). 國I2.2冒落原因分析 經(jīng)分析,煤倉上部硐室冒落的原因有三 個.其一,由于煤倉上部硐室處于保護煤柱 中,自 1993年

3、 I1 月施工完畢后至 1997年元 月,多次受到工作面采動影響 ,始終處于高 應力集中區(qū)域內 ,動壓較大 ;其二 ,由于長 鋼梁彈性較大 ,木垛可塑性大 ,承載能力都 低,因此采用木垛 ,鋼粱長期作為大跨度硐 室的支護方式不能有效地控制頂板運動 ;其 三,上部硐室周壁為煤體 ,并且有多條巷道 與該硐室相通 ,倉身施工完畢后 ,沒有及時 對硐室的支護方式作進一步的改進 ,在集中 壓力作用下 ,煤壁及與其相連通的巷道被壓 跨，造成硐室跨度增大，頂板受壓而垮落.2000年第 3期錨桿支護3 硐室修復方案的確定3.1 混凝土砌碹支護 該硐室原設計支護方式為混凝土砌碹支 護.這種支護方式承載能力大 ,

4、封閉圍巖好 , 能有效控制頂板運動 ,目前是國內大跨度硐 室的主要支護方式 .但這種支護方式不僅施 工難度大 ,工期長而且支護費用高 ,特別對 于冒落硐室 ,難以及時對處于不穩(wěn)定狀態(tài)的 圍巖形成有效支護 .3.2 錨,網(wǎng),噴聯(lián)合支護 錨,網(wǎng),噴聯(lián)合支護通過錨入圍巖中的 錨桿改變圍巖本身的力學狀態(tài) ,與圍巖共同 作用達到維護目的 ,噴射混凝土可以保持和 增加圍巖的穩(wěn)定性和強度 ,加鋪金屬網(wǎng)使噴 層具有一定的韌性 ,產生讓壓作用 .另一方 面 ,錨,網(wǎng),噴聯(lián)合支護具有操作簡便靈活 , 施工速度快 ,支護費用低以及可以在短期內 達到頂定的支護效果等優(yōu)點 .這對于修復大 跨度冒落硐室非常有利 .3.3

5、 砌墻穿梁支護 這種支護方式是在硐室兩幫采用料石砌 墻,墻后用水泥砂漿充填 ,頂部采用 3O 工字 鋼粱對棚支護 ,冒落拱部采用水泥背板背頂 . 該支護方式為被動承壓 ,并且與硐室處理不 能同時進行 ,因此不能及時對硐室進行有效 支護.另一方面 ,該支護方式施工工期長 ,費 用高 .對以上 3 種支護方式分析比較后 ,我們 決定采用錨 ,阿,噴聯(lián)合支護來修復該硐室 .4.1 圍巖松動圈測試 為了科學 ,合理地選擇支護參數(shù) ,我們 在與煤倉上部硐室相連的 320 總回風巷中進 行了圍巖松動圈測試 .測點布置在距硐室 5m 處測點水平標高一 174m.實測,rPL曲線 如圖 2,3 所示.一（圍

6、3 趾煤俸 Vp-L 曲線根據(jù)實測結果 ,3_匕煤體圍巖松動圈在 330670rnm之間，可按I類圍巖維護3_匕 煤頂板圍巖松動圈在4001200mm之間， 可按 I 類較穩(wěn)定圍巖維護 .4.2 硐室支護參數(shù)的選擇 考慮到硐室冒落后跨度大以及受采動壓 力影響故而頂板裂 I 襄較發(fā)育 ,所以圍巖松動 圈按最大值1200turn考慮.根據(jù)錨桿支護機 理,支護的對象為圍巖松動圈 ,接拱形均勻 壓縮帶原理設計錨 ,網(wǎng),噴支護參數(shù) .4.2.1 錨桿錨桿選用 45 銅制作的縫管式錨桿 .錨 桿長度取1600mm.考慮到硐室跨度大，圍巖 破碎,錨桿間排距取 700X700(ram).4.2.2金屬網(wǎng) 為了

7、防止修復過程中小塊巖石掉落傷 人,及增強噴射混凝土層的柔韌性使其產生 定的讓壓作用 ,決定在噴層中加金屬網(wǎng) .金 屬網(wǎng)規(guī)格為 2100)<1100(nm), 網(wǎng)眼規(guī)格為 150 x 150(mm).錨桿支護 2000 年第 3 期4.2.3噴射混凝土 由于煤倉上部硐室位于應力集中區(qū)域 內,且服務時間長 ,因此需要維護的時間長 . 為了防止圍巖風化脫落 ,所以設計噴射混凝 土噴層厚度設計為150mm,按剪切破壞驗 算噴層厚度為110mm,滿足支護要求.5-r-r 藝及措施5.1 臨時支護 通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn) ,上部硐室經(jīng)過多次 采動壓力影響及風化垮落后 ,頂板形成個 暫時處于穩(wěn)定狀態(tài)的自然冒

8、落拱冒落的巖 石與拱頂之間存在約 2m 的空間 .經(jīng)過分析 研究 ,決定采用木垛 ,錨噴替換進行二級臨 時支護麓工法 首先在冒落的巖石上由里向外用枕木架 設兩排臨時木垛枕術長1.2m,由扒釘連成個整體木垛排距3.0m,間距2.0m由 此形成第一級臨時支護 .架設木垛前必須用 長把工具鑿掉懸矸木垛與頂板之間必須接 實 級臨時支護形成后 ,由外向里清理冒 落巖石的上半部分 ,并對冒落頂板進行成形 處理 ,即上臺階施工 .每施工 lm 便及時安設 錨桿,掛網(wǎng),噴漿護頂 ,替代被拆除的木垛 , 形成第二綴臨時支護錨桿問排距為 l000X 1000(ram),噴厚 50mm 5.2永久支護 上臺階施工及

9、第二級臨時支護結束后 , 開始由外向里清理硐室底部巖石 ,即下臺階 搪工,并根據(jù)中,腰線刷幫成形 .然后在二 級臨時支護的基礎上掛第二層金屬網(wǎng) ,安設 錨桿和復噴 ,完成永久支護 (見圖 4)錨桿 間排距為1000X1000( nun),與第二級臨時 支護的錨桿呈五花形布置 ,從而保證了兩次 錨桿支護問排距為700X700(nun)復噴厚 度 l00mm 由于硐室冒落跨度大 ,為了盡可 能地減少控頂面積 ,在滿足使用的基礎上 ,將 修復硐室的尺寸設計為 9000X 9000X 6000 (mm).對與硐室相通的報廢巷道采用矸石， 混凝土注漿充填支護 .臣 4 永久支護斷面示意臣6 支護效果硐室

10、修復麓工結束后 ,特別是 3213工作 面回采期間 ,我們對硐室支護效果進行了礦 壓觀測 .根據(jù)觀察數(shù)據(jù)繪制出的煤倉上部硐 室收斂變形U L曲線如圖5所示,U為收 斂變形量 ,L 為距工作面距離43 言 E2l04035302520J5U 哪 !田s堞倉部硐室收斂變形U L曲線 由圖 5 可以看出 ,在 32 1 3工作面推進至 距該硐室 30m 之前 ,硐室圍巖基本沒有發(fā)生 變形過 30m 推進至工作面停采線 ,雖然圍 巖出現(xiàn)緩慢移動 ,但由于圍巖與錨 ,網(wǎng),噴 的整體支護及金屬網(wǎng)的柔性作用 ,使硐室圍 巖變形量極小 ,沒有產生裂縫 ,片幫,冒頂現(xiàn)象聯(lián)合支護確保了煤倉的正常使用 ,達 到了預

11、期的支護效果 .2000年第 3 期錨桿支護7 經(jīng)濟效益分析 由于該硐室跨度大 ,冒落高度大 ,并且 位于高應力集中區(qū)內 ,因此給修復施工造成 很大困難 .如果重新施工個煤倉約需要費 用 50 多萬元 ,不僅造價高而且工期長 . 同時 由于煤倉位置的改變 ,會使得煤倉與集中強 力皮帶運輸機之間需要增加巷道工程和運輸 轉載設備 ,又需增加費用 400萬元 . 采用錨 ,網(wǎng),噴聯(lián)合支護比采用其他方 式支護也可節(jié)省大筆費用 .與混凝土砌碹支 護相比 ,可減少支護材料消耗 ,共節(jié)約水泥 50余t,砂20余t和木料10余.合計節(jié) 約費用 2 萬多元 ;與砌墻穿粱支護相比 ,可 節(jié)約料石18,鋼材8.5t

12、，水泥背板10余 ,合計節(jié)約費用 5萬余元.另外相比之下 還可減少工程量和施工難度 ,提高施工速度 , 施工工期提前 20 天.由此又可節(jié)約人工費及 施工費用 10 萬元.8 幾點體會(1) 實踐證明,采用錨,網(wǎng),噴聯(lián)合支 護處理大跨度 ,大斷面,多交叉點冒落硐室 是切實可行的 .錨,網(wǎng),噴聯(lián)合支護與圍巖 共同起作用 ,形成了圍巖支護體承載結 構,有效地控制了圍巖運動 ,達到了預期的 支護效果 .(2) 采用錨,網(wǎng),噴聯(lián)合支護修復煤倉 上部冒落硐室 ,施工速度快 ,效率高 .與其 它支護方式相比 ,埯工工期可以提前 20 天左 右.(3) 減輕了工人勞動強度 ,降低了旋工 難度 ,改善了安全施

13、工環(huán)境 ,節(jié)約了施工和 支護費用 .采用錨 ,網(wǎng),噴聯(lián)合支護方式修復大跨 度冒落硐室的成功為大跨度硐室的支護提供 了實踐經(jīng)驗 .第一作者簡介黃治江男 ,1968年出生 , 1991 年畢業(yè)于山東礦業(yè)學院采礦工程系 .現(xiàn) 在山東省七五煤礦生產技術科工作 ,任副科 長 ,工程師 .有四 郵政編碼 :277606(收瞢日期 -1999O 一 o2I 童任糖輯 -庫掛蛾 ) 新型氣動錨桿鉆機 技術水平國內領先 石家莊煤礦機械廠和兗州礦業(yè)集團公司 濟寧二號煤礦 ,開灤礦務局等單位共同研制 出 lMQ1 5Oe1 型氣動錨桿鉆機 ,最近通過 了技術鑒定 .這種新型的氣動錨桿鉆機采用 了噴涂石墨陶瓷的玻璃鋼氣腿及無級調速操 縱閥等先進