大断面岩巷一次成巷技术研究岩巷大断面支护的探讨

时间：2019-04-17 03:20:34　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　一、概述　　阜新矿业集团公司清河门煤矿是一个开采40余年的老矿井，现正在开拓343采区里段。由于矿井新开拓的343采区里段煤层走向距离较长，所以，矿井的通风网络复杂，通风距离长，给采区回风造成影响，为了解决通风困难的问题，我们在开拓施工343采区里段总排下山时根据通风网络计算确定了该巷道的断面，巷道支护采用半圆拱断面，设计规格：跨度5m，中高4.2m，断面积18.3m2（见图1）。巷道走向长1070m，服务年限10年，依据地质构造等情况随时改变巷道坡度。支护方式为锚杆+锚索+钢带+金属网+喷射砼联合支护。
　　二、巷道支护参数的确定
　　支护初始设计采用围岩定性分类法，本掘进工作面为全岩巷道，围岩稳定状态中等，属二级围岩，巷道围岩稳定系数取3。根据围岩稳定性分类，依据阜矿集团公司编制的《锚杆支护技术规范》表3推荐的锚杆支护形式和支护参数选择支护方案，支护方式为锚杆+锚索+钢带+金属网+喷射砼联合支护。
　　1、锚杆类型及锚固形式：帮、顶锚杆选用直径为20mm的KMG400螺纹钢锚杆，锚杆长度为2200mm，间排距800mm*800mm。锚固剂选用CK-2350型超快速树脂锚固剂，每根锚杆使用一个锚固剂进行端头锚固。
　　2、锚索类型及锚固形式：锚索选用直径为17.8mm的高强度钢绞线锚索，根据围岩稳定性计算，确定锚索长度为9000mm，间排距1400mm*2000mm。锚固剂选用CK-2350型超快速树脂锚固剂，每根锚索使用三个锚固剂进行端头锚固。
　　3、钢带选用直径17mm的Q235A碳素结构钢焊接而成。菱型金属网用热镀锌低碳钢丝加工成的网孔为菱型的金属网。最终按照水泥、砂、石子1:1:2的质量比（C20#混凝土），并加入适量的速凝剂进行混凝土喷射。
　　
　　图1343采区里段专用总排下山断面图
　　工作面作业按照正规循环全断面一次掘进，采用一掘、一锚、一喷的作业方式，及时支护，缩短围岩暴露时间，保证了围岩稳定。
　　三、支护机理分析
　　锚杆是一种用螺纹钢制成的具有高锚固力、高极限拉断力的锚杆。在安装锚杆时，施加足够的预应力，对于受拉截面，可以消除一部分拉应力，从而大幅度提高抗拉能力；对于受剪切面，由于压应力而产生的摩擦力大大提高了岩体的抗剪切能力，同时又可避免过早出现张开裂缝，减缓了围岩的弱化过程，有利于保持巷道的长期稳定。在锚杆之间用钢带加以组合，既平衡了锚杆受力，又可防止锚杆脱落后的体系失效，提高了锚杆整体支护的效果。
　　锚杆虽然锚固力较大，但锚固范围有限，在某些条件下支护强度仍显不足。而锚索的长度长，承受能力强，可以将锚杆支护形成的较薄自承载力传递到围岩深部的稳定岩体内。通过锚杆和锚索的共同作用，实现了锚杆和锚索的强初撑、急增阻、高阻力特性，增加了控制顶板岩层离层和水平错动的能力，提高了围岩的整体强度和稳定性，充分发挥了围岩的自承载能力。通过锚杆固定钢筋梯，增加了受力面积，从而加大围岩的控制力度。加挂菱型金属网且网片之间进行勾结压茬，使混凝土应力均匀分布，改变变形性能，保证了喷射混凝土后的整体性，在巷道来压后，由于金属网的作用，混凝土虽然发生了破裂变形，但避免了大面积脱落的发生。在喷射混凝土与围岩的组合拱中，金属网承受拉应力，提高喷层的承受能力。
　　四、结论
　　1、锚杆+锚索+钢带+金属网+喷射砼联合支护后改进了巷道支护施工工艺，提高了巷道的单进水平，与以往大断面架设U型棚相比节约了巷道支护成本，缓解了矿井采掘接续紧张的局面。
　　2、锚喷支护的应用显著提高了巷道围岩自身承载能力，减少了顶板早期离层，有效控制了煤层巷道顶板变形，特别是对控制锚杆锚固范围外的围岩破坏，以及控制岩层在交界面上的离层作用明显，提高巷道支护的安全可靠性，保证了安全生产。
　　3、锚喷支护形成一层与围岩紧密粘在一起的混凝土层，有效控制与防止围岩表层岩体的松动坍落，而使一定厚度的围岩形成承载拱，与喷射混凝土层共同承担荷载。锚喷支护技术的试验成功以及推广应用，取得了显著的经济效益和社会效益，使巷道的支护技术有了一个质的飞跃。
　　4、经过一年多的施工，343采区里段总排下山取得了满意的支护效果。利用表面十字布点法建立位移观测站和顶板离层指示仪等方法日常监测顶板离层和巷道变形情况，测试结果满足了巷道收缩量的要求，取得了较好效果。
　　
　　

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