高應(yīng)力不穩(wěn)定軟巖的抗讓結(jié)合支護(hù)方案

高應(yīng)力不穩(wěn)定軟巖的抗讓結(jié)合支護(hù)方案

隨著煤炭需求的增加和采礦區(qū)深度的增加，平原資源日益稀缺。中國(guó)的礦山正在逐步進(jìn)入深度開(kāi)采。深部開(kāi)采地質(zhì)環(huán)境更加復(fù)雜,巷道圍巖表現(xiàn)出明顯的大變形、高應(yīng)力、長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)蠕變的特性。相關(guān)資料表明,隨著開(kāi)采深度的增加,巷道受高溫、高圍壓、高孔隙壓力的影響,使得巷道圍巖變形呈現(xiàn)出淺部巷道所不具有的一些新特點(diǎn)。因此,加大對(duì)深井支護(hù)技術(shù)的研究,尤其是對(duì)高應(yīng)力不穩(wěn)定軟巖巷道支護(hù)的研究顯得極為重要。1工程特點(diǎn)及工程條件郭屯煤礦是山東魯能荷澤煤電公司在巨野礦區(qū)投資建設(shè)的1座大型現(xiàn)代化礦井。該礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為240萬(wàn)t/a,立井開(kāi)拓方式,井口標(biāo)高+45.0m;主、副井水平標(biāo)高-808.0m;風(fēng)井水平標(biāo)高-710.0m。主井Φ5.0m,垂深853.0m;副井Φ6.5m,垂深853.0m,水平以下29.0m;風(fēng)井Φ5.5m,垂深882.0m,水平以下8.0m。馬頭門(mén)的開(kāi)口掘進(jìn)高度5.0m,掘進(jìn)寬度6.0m。其斷面位于20.0m厚的細(xì)砂巖、粉砂巖巖層中,該巖層為高角度裂隙含水層,節(jié)理裂隙發(fā)育,穩(wěn)定性差,涌水量較大。實(shí)踐表明,影響工程穩(wěn)定的范圍,在馬頭門(mén)頂板以上一般為10～15m,在底板以下一般為5～10m內(nèi)。為此,郭屯煤礦副井井筒馬頭門(mén)加固范圍為從馬頭門(mén)上方15.0～20.0m處至馬頭門(mén)搖臺(tái)基礎(chǔ)下5～10m部分。2馬頭門(mén)內(nèi)井筒體壁防護(hù)技術(shù)2.1支付房的制定馬頭門(mén)上方井筒第1次支護(hù)為錨、梁、網(wǎng)、錨索支護(hù),第2次支護(hù)為現(xiàn)澆C50砼,二次支護(hù)共同形成永久支護(hù)。2.2支持參數(shù)和支持材料的設(shè)計(jì)2.2.1錨桿、金屬網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不穩(wěn)定巖層馬頭門(mén)支護(hù)預(yù)案如圖1所示。高強(qiáng)超長(zhǎng)錨桿采用HRB400左旋螺紋鋼制作,Ф22mm,L=3000mm,樹(shù)脂藥卷CK25500錨固,錨固長(zhǎng)度大于1000mm,初錨力大于50kN,終錨力大于150kN,間排距約為800mm×800mm。注漿錨桿選用Ф25mm×3.5mm鋼管制作,L=2000mm,間排距1600mm×1600mm,與高強(qiáng)錨桿每間隔2排交叉梅花形布置,托盤(pán)扁鋼δ=8mm,規(guī)格150mm×150mm。馬頭門(mén)采用永久支護(hù),規(guī)格C60砼。錨桿托盤(pán)扁鋼δ=10mm,200mm×200mm碟形托盤(pán);金屬網(wǎng)用Ф6mm螺紋鋼制作,網(wǎng)孔150mm×150mm;噴射砼強(qiáng)度等級(jí)C15,噴厚50～70mm;注漿錨桿與高強(qiáng)錨桿每間隔2排交叉梅花形布置。2.2.2高強(qiáng)錨桿、錨桿布置井圈采用14b槽鋼制作,基本結(jié)構(gòu)與井筒一致,但不交圈;高強(qiáng)錨桿采用HRB400左旋螺紋鋼制作,布置方式與井筒金屬網(wǎng)一致;井壁,C50砼、P20現(xiàn)澆砼。管子道井壁支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖4所示。2.2.3錨索、錨桿、網(wǎng)孔馬頭門(mén)及相鄰井筒加固如圖5—6所示。支護(hù)參數(shù):預(yù)應(yīng)力灌漿錨索,L=8000mm,共布置2排,每排8根均勻布置,交叉三星分布;錨桿采用HRB400左旋高強(qiáng)等強(qiáng)螺紋鋼錨桿,Φ22mm,L=2500mm,錨固長(zhǎng)大于500mm,初錨力大于50kN,終錨力大于100kN。支護(hù)材料:預(yù)應(yīng)力灌漿錨索,Ф17.28mm,最大承載力360kN,張拉預(yù)應(yīng)力大于200kN;灌漿用425號(hào)普通硅酸鹽水泥,W/C=0.4～0.5,添加1.5%～2.5%UNF-4型復(fù)合早強(qiáng)高效減水劑;錨桿采用HRB400左旋高強(qiáng)等強(qiáng)螺紋鋼錨桿,Ф22mm,樹(shù)脂藥卷CK25500錨固;井圈選用14#槽鋼制作;金屬網(wǎng)用Ф6mm螺紋鋼制作,網(wǎng)孔150mm×150mm。預(yù)應(yīng)力灌漿錨索Φ17.28mm,L=6000mm,每斷面拱部布置3根,間排距均為1600mm;注漿錨桿選用Φ25mm×3.5mm鋼管制作,L=2000mm,每斷面布置8根,間排距均為1600mm,與灌漿錨索間隔布置。3蒙脫石及鈉蒙脫石含量當(dāng)井筒處于構(gòu)造破碎帶或構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū);或圍巖礦物成分中蒙脫石含量超過(guò)20%,或鈉蒙脫石含量超過(guò)10%且有淋水時(shí);或蒙脫石含量不高,但伊利石和高嶺石含量高,一般大于50%且裂隙發(fā)育又有淋水時(shí),認(rèn)為處于極不穩(wěn)定巖層內(nèi)。3.1錨噴臨時(shí)支護(hù)井筒施工至馬頭門(mén)處時(shí),預(yù)留馬頭門(mén)口,錨噴臨時(shí)支護(hù),兩側(cè)改為錨、梁、網(wǎng)、噴、錨注為第1次支護(hù);第2次支護(hù)澆灌C60砼,與井筒施工或馬頭門(mén)施工同時(shí)進(jìn)行。3.2錨桿、錨桿布置馬頭門(mén)支護(hù)預(yù)案設(shè)計(jì)如圖7所示。高強(qiáng)超長(zhǎng)錨桿采用HRB400左旋螺紋鋼制作,Ф22mm,L=3000mm,樹(shù)脂藥卷CK25500錨固,錨固長(zhǎng)度大于1000mm,初錨力大于50kN,終錨力大于150kN,間排距約為800mm×800mm。錨桿托盤(pán)扁鋼δ=10mm,200mm×200mm碟形托盤(pán);金屬網(wǎng)用Ф6mm螺紋鋼制作,網(wǎng)孔150mm×150mm;噴射砼強(qiáng)度等級(jí)C15,噴厚50～70mm;注漿錨桿選用Ф25mm×3.5mm鋼管制作,L=2000mm,間排距1600mm×1600mm,與高強(qiáng)錨桿每間隔2排交叉梅花形布置;注漿錨桿托盤(pán)扁鋼δ=8mm,規(guī)格150mm×150mm,自制;現(xiàn)澆砼,強(qiáng)度等級(jí)C60,防水等級(jí)P30。4礦井內(nèi)不穩(wěn)定圍巖支護(hù)預(yù)案為確保極不穩(wěn)定圍巖中馬頭門(mén)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,以錨注支護(hù)為核心,以高強(qiáng)超長(zhǎng)錨桿支護(hù)為基礎(chǔ),必要時(shí)輔以剛性支架、錨索或錨索桁架,柔剛結(jié)合的聯(lián)合支護(hù)體系。郭屯煤礦副井馬頭門(mén)段為不穩(wěn)定圍巖,特別是頂板泥巖中蒙脫石含量較高,或遇水軟化、泥化、流變,則應(yīng)有對(duì)極不穩(wěn)定圍巖狀況下馬頭門(mén)的支護(hù)預(yù)案,見(jiàn)圖8。當(dāng)井筒掘至馬頭門(mén)上下井筒段時(shí),如圍巖為泥巖、砂質(zhì)泥巖或雖屬砂巖但膠結(jié)較差,或裂隙發(fā)育,破碎嚴(yán)重、泥巖特征較好,但含膨脹性黏土礦物量超過(guò)20%,應(yīng)采用本方案。當(dāng)確定馬頭門(mén)處于極不穩(wěn)定圍巖中時(shí),出東側(cè)約6m,其支護(hù)預(yù)案為錨、網(wǎng)、架、噴第1次支護(hù),錨注為第2次支護(hù),澆灌C60砼為永久支護(hù)。5高強(qiáng)讓壓錨桿支護(hù)技術(shù)1)采用錨注核心技術(shù),綜合利用錨桿、錨索、網(wǎng)噴、高強(qiáng)讓壓錨桿、注漿錨桿和剛性支架