煤礦巷道底鼓治理方案

1、*煤礦回風(fēng)下山巷道維護(hù)及治理方案一、巷道基本情況回風(fēng)下山位于*煤礦一采區(qū)，掘進(jìn)煤層為9+10號(hào)煤，頂部沿9號(hào)煤層頂板掘進(jìn)，底部留有2.52.8米的底煤，巷道斷面形狀為矩形，掘?qū)?.2米，掘高4.2米，S掘21.84；凈寬5米，凈高4米，S凈20?；仫L(fēng)下山位于采區(qū)三條下山的西側(cè)，東部分別為膠帶下山、軌道下山，回風(fēng)下山與膠帶下山中間實(shí)體煤柱25米，膠帶下山與軌道下山中間實(shí)體煤柱為25米。膠帶下山掘進(jìn)煤層為10號(hào)煤，底板沿10號(hào)煤底板掘進(jìn)，頂部留有2米的9號(hào)煤，巷道斷面形狀為矩形，掘?qū)?.8米，掘高4.75米，S掘22.8；凈寬4.5米，凈高4.5米，S凈20.25。軌道下山掘進(jìn)煤層為10號(hào)煤，底板

2、沿10號(hào)煤底板掘進(jìn)，頂部留有2.2米的9號(hào)煤，巷道斷面形狀為矩形，掘?qū)?.8米，掘高4.45米，S掘21.36；凈寬4.5米，凈高4.25米，S凈19.13。二、巷道現(xiàn)支護(hù)參數(shù)回風(fēng)下山現(xiàn)為錨網(wǎng)索+鋼帶支護(hù)，未噴漿。膠帶下山0-500米支護(hù)為錨網(wǎng)索+鋼帶+噴漿,0-1000米為錨網(wǎng)索+鋼帶支護(hù)。軌道下山支護(hù)為錨網(wǎng)索+鋼帶支護(hù)。支護(hù)參數(shù)如下：1、錨桿采用直徑20mm級(jí)無縱肋左旋螺紋鋼(HRB335),錨桿長(zhǎng)2400mm,錨桿鋼托板規(guī)格為150*150*10mm。間排距800mm*800mm。錨固劑規(guī)格為快速K2335，中速Z2360樹脂錨固劑各1卷。每根錨桿的錨固力不少于80kN,預(yù)緊力矩不小于3

3、00N·m。2、金屬網(wǎng)用6.5mm級(jí)普通鋼筋(HPB235）焊接而成。3、錨索規(guī)格為直徑17.8mm長(zhǎng)6300m的鋼絞線制成，托板采用300×300×16mm鋼托板。錨索錨固劑規(guī)格為快速K2335樹脂錨固劑 1卷、中速Z2360樹脂錨固劑 2卷，每根錨索的錨固力不小于200KN，預(yù)緊力不小于120KN。4、鋼帶使用BHW3-280-4800型鋼帶，排距800mm。三、巷道頂?shù)装鍘r性及變形情況1、9號(hào)煤層頂板巖性為中砂巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，平均厚度3.71m；底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖，厚度0.2m。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告對(duì)煤層頂?shù)装鍘r石進(jìn)行的測(cè)試，9號(hào)煤層頂板為砂質(zhì)泥巖

4、時(shí)，抗壓強(qiáng)度為18.90MPa，屬軟弱巖石；9號(hào)煤層頂板為中砂巖時(shí)，抗壓強(qiáng)度為26.029.60 MPa，平均為27.60 Mpa，屬軟弱巖石。底板為泥巖時(shí)，抗壓強(qiáng)度為18.025.80 MPa，平均為21.90 Mpa，屬軟弱中硬巖石；底板為砂質(zhì)泥巖時(shí)15.2020.80 MPa，平均為17.60 Mpa，屬軟弱中硬巖石。2、10號(hào)煤層頂板為砂質(zhì)泥巖、泥巖，為9號(hào)煤層的底板, 厚度0.2m；底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，平均厚度3.30m。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告對(duì)煤層頂?shù)装鍘r石進(jìn)行的測(cè)試，10號(hào)煤層頂板為砂質(zhì)泥巖時(shí)，抗壓強(qiáng)度為8.8012.0MPa，平均為10.80MPa，屬軟弱巖石。底板為泥巖時(shí)，抗壓強(qiáng)度為

5、11.7020.80 MPa，平均為16.30 Mpa，屬軟弱中硬巖石；底板為粉砂巖時(shí)22.022.80 MPa，平均為22.40 Mpa，屬中硬巖石。巖 石 力 學(xué) 試 驗(yàn) 結(jié) 果 表煤層號(hào)取樣層位巖性力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）抗切強(qiáng)度（MPa）9頂板砂質(zhì)泥巖18.90.783.39中砂巖27.61.393.60底板（10頂板）泥巖21.90砂質(zhì)泥巖17.601.042.4010頂板泥巖10.800.631.45底板泥巖16.300.132.61粉砂巖22.401.192.763、巷道從2015年1月開始施工，目前掘進(jìn)990米。到現(xiàn)在為止，巷道不同程度出現(xiàn)底鼓、兩幫向外

6、鼓出、頂板變形及下沉現(xiàn)象，且有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)，其中440-610米段內(nèi)頂板鋼帶出現(xiàn)擠壓折斷現(xiàn)象，并且頂板在靠近巷幫位置，出現(xiàn)了“臺(tái)階”式下沉現(xiàn)象。四、頂板下沉及底鼓的原因分析1、巷道圍巖巖性較差。巷道埋深為-250-410m，從柱狀圖（圖1）看，回風(fēng)下山圍巖以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，巖塊強(qiáng)度較低、完整性差，而且?guī)r體結(jié)構(gòu)面極為發(fā)育，圍巖整體強(qiáng)度較低。同時(shí)9+10號(hào)煤層為東高西低，回風(fēng)下山位于西側(cè)布置，東部巷道開掘后壓力向低處傳遞，導(dǎo)致回風(fēng)下山承壓而發(fā)生底鼓及頂板下沉。圖1 回風(fēng)下山綜合柱狀圖2、 回風(fēng)下山440610米段，在大巷煤柱中開掘采區(qū)變電所、臨時(shí)避難硐室，由于交叉點(diǎn)多、空間布置密集（圖2），

7、圍巖應(yīng)力峰值互相疊加。巷道掘出后易產(chǎn)生整體變形量大、長(zhǎng)時(shí)間流變特性，單純的錨網(wǎng)索支護(hù)難以控制巷道圍巖的強(qiáng)烈變形。圖2 回風(fēng)下山平面布置圖3、其他原因巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力來自四周，由于一次支護(hù)只對(duì)頂板和兩幫進(jìn)行錨網(wǎng)索支護(hù)，未噴漿（見圖3），巷道底板沒有進(jìn)行支護(hù)，處于開放狀態(tài)，就形成支護(hù)結(jié)構(gòu)的薄弱帶。底板巖層強(qiáng)度顯著降低，產(chǎn)生顯著的塑性變形和剪切破壞，就很容易底鼓。圖3 回風(fēng)下山現(xiàn)支護(hù)斷面圖五、治理方案軟巖巷道圍巖變形持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，巷道擴(kuò)刷、臥底后巷道圍巖更加破碎，圍巖松動(dòng)圈發(fā)育范圍會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。根據(jù)回風(fēng)下山圍巖巖性特征及變形特點(diǎn)，以及參考其他礦井治理經(jīng)驗(yàn)，采用補(bǔ)強(qiáng)巷道支護(hù)、加固兩幫會(huì)對(duì)底鼓有較好的

8、控制作用。但傳統(tǒng)的錨桿補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方式很難有效、長(zhǎng)久的控制巷道變形，需采用主動(dòng)+被動(dòng)支護(hù)相結(jié)合的方式來控制回風(fēng)下山底鼓、頂板下沉。計(jì)劃采用以下幾種措施來進(jìn)行治理：1、巷道注漿加固通過對(duì)巷道頂部注漿，使?jié){液充填圍巖內(nèi)部裂隙，并對(duì)破碎圍巖進(jìn)行膠結(jié)，恢復(fù)圍巖的完整性，有效抑制擴(kuò)容性破壞向圍巖內(nèi)部發(fā)展，承載能力增強(qiáng)。2、加強(qiáng)兩幫支護(hù)強(qiáng)度。提高圍巖的殘余強(qiáng)度和自承能力，限制兩幫內(nèi)移，幫部的穩(wěn)定有利于控制巷道底鼓，實(shí)現(xiàn)巷道底板穩(wěn)定。3、底部采用反底拱+錨索+注漿。底拱及錨索可加固底板巖體，形成加固圈，提高底板穩(wěn)定性。減弱巷道角部應(yīng)力集中程度，在兩幫及底部形成自承能力較高的承載拱，控制兩幫和底部圍巖塑性區(qū)的發(fā)展

9、。減少由于兩幫破裂圍巖壓縮下沉所造成的底鼓、體積膨脹量，從而減少巷道底鼓。給底板圍巖注漿，通過注漿將破碎圍巖膠結(jié)成整體，改善圍巖的結(jié)構(gòu)及其物理力學(xué)性質(zhì)，提高圍巖的整體穩(wěn)定性，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力，從而有效地控制巷道的變形。4、采用金屬支架+錨索支護(hù)相結(jié)合。有效提高巷道頂部、兩幫內(nèi)移能力，減少巷道底板所承受的水平力，控制巷道底板巖層的離層和斷裂。支架對(duì)頂板的支撐力提高了巷道的受力狀態(tài)，通過錨索起到二次加固的作用，通過將錨索與工字鋼組合來加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度并防止工字鋼梁變形，從而大大提高了圍巖的強(qiáng)度，增加了巷道圍巖的穩(wěn)定性。六、支護(hù)技術(shù)方案1、巷道注漿加固440610米段內(nèi)頂板下沉嚴(yán)重，如挑

10、除下沉頂板，會(huì)造成頂部冒落，巷道不好控制高度，且挑頂作業(yè)危險(xiǎn)較大。通過合理分析和考察，決定采用注漿的方式對(duì)巷道進(jìn)行加固，注漿材料使用FSS化學(xué)加固材料。注漿孔距及參數(shù)由注漿單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行確定，專門制定注漿施工方案。2、金屬支架+錨索支護(hù)注漿后再采用架設(shè)工字鋼棚梁和錨索補(bǔ)強(qiáng)的方式對(duì)巷道進(jìn)行維護(hù)。工字鋼采用礦用11#工字鋼，棚距0.8米，相鄰兩架鋼棚之間用14mm的圓鋼拉筋連接，拉筋間距1米，棚架與頂部空隙處用勾板背緊。每根頂梁用2排4根錨索懸吊，頂部錨索規(guī)格21.6×8300mm；每側(cè)棚腿用2排4根錨索拉緊，幫部錨索規(guī)格21.6×4300mm；錨索與工字鋼用200×200×16mm鋼板、鎖具連接，每根錨索使用1支K2335快速錨固劑和3支Z2360中速錨固劑。錨索預(yù)緊力不小于120KN，錨固力不低于200KN。圖4 回風(fēng)下山工字鋼棚+錨索支護(hù)斷面圖2、施工底拱工字鋼棚支護(hù)結(jié)束后，隨即施工底拱。先將底部施工成拱形，最大深度860mm，分別在底板中間、兩側(cè)用鉆機(jī)施工深10米的注漿孔，將錨索插入注漿孔中，利用注漿泵將水泥漿注入孔中，最后鋪設(shè)金屬網(wǎng)、BHW3-280-5400型鋼帶，最后用16mm鋼托板將鋼帶、金屬