四川威远集团叙永煤矿属附和近距离煤层群开采, 其中S21绞车上山布置在C20煤层和C19煤层旁边, 间距约25 m, S21绞车道上山巷道主要是由山泥岩或沙质泥岩构成的, 蒙脱石和伊利石的含量非常高, 属于极为典型的膨胀性软岩巷道。自该矿井投入生产以来, 该巷道虽然经过多次翻修, 但均未起到很好的效果, 巷道底鼓量大, 变形严重等问题依旧十分严重。
(1) 由于围岩的岩石性质, 及其所受的力学性质对围岩的牢固性和稳定性具有极大的影响, 因而主要是由山泥岩或沙质泥岩构成的S21绞车道上山巷道, 由于泥岩或沙质泥岩的膨胀性, 造成岩体强度十分差, 变形非常严重;并且由于S21绞车道上山巷道的围岩的裂隙在随着地质变化不断地发育的原因, 一部分矿井水通过不断发育的裂隙逐渐渗透到围岩深部, 致使岩体强度严重弱化并引起膨胀, 破坏巷道原有支护。 (2) 该矿属于附和近距离煤层开采, 巷道两边布置工作面多, 采煤工作面回采期间采动支撑压力对围岩破坏有较大影响。 (3) 巷道支护方式采用注浆固化, 工字棚支护, 工字钢结合人工假顶二次支护等, 不能适应巷道变形的需要。
依据S21绞车道上山巷道的破坏情况, 可以采取以下几种方式对巷道进行维护。
(1) 对于巷道破坏情况较轻, 断面能满足使用要求的区段, 可以采用人工假顶或者锚网支护的方式对巷道进行维护。 (2) 对于巷道破坏情况较重, 但断面能基本满足使用要求的区段, 可以采用人工假顶和锚喷联合支护的方式对巷道进行维护。 (3) 对于巷道破坏情况极重、围岩压力明显、巷道破坏失修严重、断面不能满足使用要求的区段, 可以先在巷道顶部及两帮喷射混凝土, 然后采用高水速凝材料预注浆对巷道破坏岩体进行固化, 最后在刷大断面后采用锚网加网壳进行联合支护;底板修护可先采用高水速凝材料预注凝进行固化后, 采用锚网加浇注混凝土反拱联合支护。
锚注网壳支护技术工艺过程可分为:预锚喷—第1次注浆固化—巷道扩刷—锚网支护—网壳支护—喷浆固化—第2次注浆固化等几个阶段。
根据注浆固化相关理论及矿井的实际情况, 列出如下注浆固化相关参数: (1) 根据S21绞车上山围岩遭到破坏的严重程度, 取1～2 MPa的注浆压力, 注意最高不要超过3 MPa。 (2) 由于注浆量容易受到裂隙发育程度、围岩破坏程度、注浆压力、封孔质量、管路水压等多种因素的影响, 所以在原则上注浆量以注浆一直到注不进去为止。 (3) 注浆扩散半径3 m以上;注浆孔深1.5～2 m、封孔长度1.0 m、孔径42 mm;
(4) 需要注意的是注浆孔可以分两次布置, 这样可以有效地防止注浆之间串浆。第一次排距6 m, 第二次在中间打一排, 保持排距3 m。 (5) 浆液的水分比1.2～1.5, 采用双液注浆工艺, 分为钻孔、封孔、制浆、注浆、清洗等5个阶段。注浆固化两个阶段工艺过程相同。
根据对S21绞车上山围岩地质状况的分析来看, 可把锚杆支护的参数设为:高强度螺纹钢锚杆的直径为2 0 mm, 长度为2000 mm, 间排距为800 mm, 每根锚杆两支树脂药卷为CK2350;锚索长度为6000 mm, 每排3根, 间排距为2×3.2 m, 每孔两支CK2350药卷, 铺设金属平焊网。具体锚杆布置如图1。
网壳的结构为双层双曲网壳, 每付支架由一块顶网, 两块侧帮网和一块底网对头拼装而成, 并且在接头处安装一块40 mm厚的可缩木条, 接头要用螺栓连接, 以便施工时可以进行连续安装。
为了达到最佳效果, 应该在铺设网壳支架结束后立刻进行喷浆固化工艺, 其中混凝土的配合比为, 水泥∶黄沙∶石子=1∶2∶2;厚度, 以覆盖住网壳下旋钢筋为标准, 一般来说厚度范围在50～150 mm之间。
分别在锚注网壳支护巷道、锚注支护巷道和锚网喷巷道等3个位置, 设置测点间距为50 m的三个测点, 这样做的目的是为了进一步了解、分析支架的受力状况及其变形规律, 以及在相同的地质条件下不同的支护形式所起到的不同的支护效果。通过对3个测点顶底板位移量等技术参数的比较分析后得出如下结论。
(1) 围岩在采用锚注网壳支护技术前屈服区域较大, 而在采用锚注网壳支护技术后, 由于岩体内裂隙之间充满了加固材料围岩弱面的强度以及围岩自身的承载力得到了增强。
(2) 巷道在采用锚注网壳支护技术后, 巷道变形量约为采用普通锚网喷支护巷道的变形量的1/2, 巷道变形量减少十分明显。
(3) 三种支护形式中, 采用锚注网壳支护的强度最大, 锚注支护强度次之, 普通锚网喷支护强度最小。
(1) 通过实践得出, 网注网壳支护强度较大, 该支护可以有效的增强巷道稳定性抵御软岩巷道的膨胀变形, 防止围岩破坏范围的扩大, 较普通锚网喷和一般支护相比明显的优势。 (2) 由于锚注工艺现场操作工序多, 材料配置不易掌握, 因而锚注工艺比较复杂。另外, 锚注工艺的注浆材料成本较高, 且施工中注浆材料易随围岩裂隙而发生跑漏, 容易影响注浆效果。
摘要：随着矿井开采深度的延伸及采动影响, 巷道底鼓严重, 顶板和两帮来压明显, 巷道修护频繁, 制约了矿井正常生产。四川威远集随着矿井开采深度的延伸及采动影响, 巷道底鼓严重团叙永煤矿通过对S21绞车道上山巷道破坏原因的分析, 采取了一些新的支护方式和新的支护工艺, 取得了良好效果。
关键词：软岩,巷道变形,支护方式
[1] 金峙.最新矿山井巷掘进施工新工艺新技术实用手册[M].北京:中国煤炭出版社.
[2] 汪理全, 徐金海, 张东升.矿业工程概论[M].徐州:中国矿业大学出版社.
[3] 川南威远煤矿叙永矿安全生产办公室, 叙永煤矿技术科.
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