困難復(fù)雜條件下的煤巷錨桿支護(hù)

1、 專業(yè)技術(shù)文件 / Technical documentation 編號(hào)： 困難復(fù)雜條件下的煤巷錨桿支護(hù)Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.編制：_日期：_困難復(fù)雜條件下的煤巷錨桿支護(hù)溫馨提示：該文件為本公司員工進(jìn)行生產(chǎn)和各項(xiàng)管理工作共同的技術(shù)依據(jù)，通過(guò)對(duì)具體的工作環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范、約束，以確保生產(chǎn)、管理活動(dòng)的正常、有序

2、、優(yōu)質(zhì)進(jìn)行。本文檔可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改和使用。 前 言 錨桿具有主動(dòng)支護(hù)、有效強(qiáng)化圍巖強(qiáng)度和保持圍巖穩(wěn)定、施工簡(jiǎn)單、成本較低、安全可靠、改善作業(yè)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn), 現(xiàn)已成為世界各國(guó)巷道支護(hù)的一種主要形式。煤巷支護(hù)與巖巷、其它地下工程支護(hù)相比, 有以下特殊性和困難: 圍巖松軟, 兩幫煤的單軸抗壓強(qiáng)度很低；采深大、構(gòu)造復(fù)雜、受強(qiáng)烈采動(dòng)影響, 地應(yīng)力很高；圍巖變形強(qiáng)烈, 一般為巖巷的幾倍至幾十倍； 巷道服務(wù)時(shí)間短, 支護(hù)結(jié)構(gòu)造價(jià)必須低廉。因此, 煤巷錨桿支護(hù)是一種不同于巖巷及其它地下工程的特殊支護(hù), 它不采用錨噴網(wǎng), 一般為錨網(wǎng)、錨梁或錨梁網(wǎng)組合支護(hù)。 我國(guó)煤巷采用原煤炭工業(yè)部頒布的緩傾斜、傾斜煤層回采

3、巷道圍巖穩(wěn)定性分類方案, 將回采巷道圍巖穩(wěn)定性分為非常穩(wěn)定（ 類）、穩(wěn)定（ 類）、中等穩(wěn)定（ 類）、不穩(wěn)定（ 類）及極不穩(wěn)定（ 類）類。每年新掘巷道總長(zhǎng)度中的煤巷, 年錨桿支護(hù)所占比重僅, 而且主要使用在類巷道中。 研究和發(fā)展困難復(fù)雜的 , 類巷道的煤巷錨桿支護(hù)既有重要的理論價(jià)值, 又將對(duì)迅速提高錨桿支護(hù)在煤巷支護(hù)中所占的比重起重要作用。 困難復(fù)雜條件下的 , 類巷道圍巖一般比較松軟破碎、地應(yīng)力大、受采動(dòng)影響強(qiáng)烈, 因而巷道變形速度快, 變形量很大, 維護(hù)困難。近年來(lái), 我們對(duì)這類煤巷錨桿支護(hù)進(jìn)行了大量的研究工作, 在理論和技術(shù)上都有了新的突破, 并在全國(guó)推廣。巷道類型有: 軟巖巷道； 窄煤柱

4、沿空掘巷； 深井巷道； 受采動(dòng)強(qiáng)烈影響巷道； 圍巖破碎巷道； 強(qiáng)烈底鼓巷道。支護(hù)的基本準(zhǔn)則和方法高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度全長(zhǎng)樹(shù)脂錨固錨桿支護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用 端錨普通錨桿錨固力小, 約束圍巖變形能力差, 因而頂板離層、位移量大, 甚至發(fā)生冒頂事故。理論和實(shí)踐均證明, 高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度全長(zhǎng)樹(shù)脂錨固錨桿支護(hù)系統(tǒng)維護(hù)頂板是行之有效的 。它包含以下內(nèi)容:（!）改變了我國(guó)長(zhǎng)期使用錨固力僅有幾十千牛的低強(qiáng)度 圓鋼錨桿的落后狀態(tài), 成功地應(yīng)用了建筑螺紋鋼和左旋螺紋鋼為材料的高強(qiáng)、超高強(qiáng)錨桿。對(duì)錨桿尾端螺紋部分熱處理的高強(qiáng)錨桿, 極限載荷；對(duì)整根錨桿強(qiáng)化熱處理的超高強(qiáng)錨桿, 極限載荷。 錨桿延伸率均在 !&D以上。

5、此外, 錨桿螺母由錨桿鉆機(jī)擰緊, 初錨力可達(dá), 用掘錨機(jī)的液壓鉆機(jī)擰緊時(shí)可達(dá), 有效地控制圍巖早期離層。根據(jù)巷道圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論觀點(diǎn), 錨桿錨固力越高, 錨固體極限強(qiáng)度強(qiáng)化系數(shù)和殘余強(qiáng)度強(qiáng)化系數(shù)越大, 錨固體的力學(xué)性能越能得到更好地改善, 能夠更好地控制圍巖變形。（!）一般采用全長(zhǎng)樹(shù)脂錨固。由于錨桿支護(hù)系統(tǒng)剛度增大, 頂板變形量顯著減小, 同等條件下全長(zhǎng)錨固時(shí)圍巖變形量?jī)H為端頭錨固時(shí)的 。同時(shí)全長(zhǎng)錨固錨桿受力后中部軸力最大, 兩端最小, 因而有利于保持頂板的完整性。如果頂板條件較好, 也可以采用加長(zhǎng)錨固, 錨固長(zhǎng)度一般為%左右。（&）為了使錨桿形成整體, 保持頂板的完整, 防止局部圍巖

6、冒落, 常采用 鋼帶或鋼筋梯、金屬網(wǎng)或塑料網(wǎng), 與錨桿配套使用, 形成完善的支護(hù)系統(tǒng)。 加長(zhǎng)錨固可伸長(zhǎng)增強(qiáng)錨桿的應(yīng)用由于煤幫最為松軟, 兩幫變形量大于頂板下沉量, 特別是窄煤柱護(hù)巷時(shí)更為顯著。因此, 錨桿應(yīng)具有一定的伸長(zhǎng)量, 采用桿體可伸長(zhǎng)增強(qiáng)錨桿是必要的。材料可用, 直徑選+ %、, %, 也可用螺紋鋼。桿體可伸長(zhǎng)增強(qiáng)錨桿是普通錨桿尾部螺紋部分強(qiáng)化熱處理而成, 使尾部螺紋部分的強(qiáng)度大于桿體強(qiáng)度, 這樣既使得桿體的延伸性能得到充分發(fā)揮, 又提高了錨桿的整體強(qiáng)度。用制成的桿體可伸長(zhǎng)增強(qiáng)錨桿和同材料同直徑的普通錨桿比較, 極限載荷從 +(+ 23提高到了, 延伸量從提高到。為保證幫錨桿具有一定的錨

7、固力, 錨固長(zhǎng)度 % 左右。為控制片幫, 可使用鋼筋梯、網(wǎng)等。!( 加固巷道幫、角控制底鼓對(duì)加固巷道幫、角控制底鼓進(jìn)行了研究。巷道底鼓是這類巷道礦壓顯現(xiàn)的一個(gè)重要特征。嚴(yán)重時(shí)底鼓量占到頂?shù)装逡平康?%以上, 對(duì)運(yùn)輸、行人造成很大的困難, 巷道斷面的急劇縮小嚴(yán)重影響礦井通風(fēng)和生產(chǎn)安全。 為了控制巷道底鼓, 國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究工作。主要技術(shù)措施有:封閉型金屬支架、不同形式的反拱、底板錨桿、底板注漿加固、底板卸壓等。 發(fā)生底鼓的一個(gè)重要原因是在支承壓力作用下, 圍巖發(fā)生不均勻的整體下沉, 煤幫下沉引起巷道底鼓。 巷道角部由于應(yīng)力集中造成破壞, 因而以幫、角的塑性區(qū)、破碎區(qū)為最大。圖是相似材料模

8、擬試驗(yàn)結(jié)果。 由于煤巷兩幫的下沉, 使得巷道底板承受較大的水平擠壓力而引起底鼓。兩幫下沉量與底鼓量近似線性關(guān)系。圖!為黃塘嶺礦煤巷兩幫下沉與底鼓關(guān)系的有限元計(jì)算結(jié)果。 為了防治底鼓, 開(kāi)掘巷道后應(yīng)盡早加固圍巖軟弱的幫和角（主要是底角）, 作用是:減弱巷道角部應(yīng)力集中程度并在兩幫和底角盡快強(qiáng)化圍巖的強(qiáng)度, 控制塑性區(qū)、破碎區(qū)的發(fā)展, 防止和減少因底板圍巖塑性變形、粘塑性流動(dòng)和破裂圍巖體積膨脹造成的底鼓。（!）加固幫、角可提高巷道兩幫圍巖的自承能力, 減少兩幫下沉量, 從而減少底鼓量。加固方法可在兩幫和底角打錨桿, 也可以進(jìn)行圍巖注漿加固。當(dāng)使用錨桿支護(hù)不能保證圍巖穩(wěn)定, 常采用與不同形式的金屬支

9、架聯(lián)合支護(hù)。錨索加強(qiáng)與注漿加固圍巖大斷面、地質(zhì)破壞地段、直接頂軟弱且較厚、高地應(yīng)力、綜放沿空巷道等處可用預(yù)應(yīng)力小孔徑錨索加強(qiáng)。當(dāng)圍巖松軟破碎, 可進(jìn)行注漿加固。 預(yù)應(yīng)力小孔徑錨索加強(qiáng)小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索是適用于煤巷的一種施工簡(jiǎn)單、安全可靠的支護(hù)技術(shù)。采用普通錨桿鉆機(jī)打眼, 孔徑 28mm, 孔深7-10m, 15.24mm單根鋼絞線樹(shù)脂藥卷加長(zhǎng)錨固, 承載能力可達(dá)25KN。該技術(shù)施工設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單, 縮短了錨固體養(yǎng)護(hù)和施工時(shí)間, 實(shí)現(xiàn)錨索快速承載, 價(jià)格低廉, 是煤巷推廣錨桿支護(hù)的一項(xiàng)重要保證措施。和一般錨索支護(hù)相比, 小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索有以下特點(diǎn):施工設(shè)備簡(jiǎn)單, 用錨桿鉆機(jī)打孔, 不需地質(zhì)鉆機(jī)；

10、孔徑28mm, 鉆孔及安裝簡(jiǎn)單方便, 速度快；用樹(shù)脂藥卷錨固, 可以迅速凝結(jié)、張拉而承載； 價(jià)格低廉, 每套錨索100-200元, 便于在煤巷普遍推廣使用。!( 巷道圍巖注漿加固為了改善破碎、軟弱圍巖巷道錨桿支護(hù)錨固力偏低的狀況和提高圍巖的強(qiáng)度, 可對(duì)巷道圍巖進(jìn)行注漿加固。即利用漿液充填圍巖內(nèi)的裂隙, 將破碎的巖體固結(jié)起來(lái)。當(dāng)圍巖特別破碎, 裂隙十分發(fā)育, 巷道隨掘隨冒時(shí)可采取超前注漿, 一般條件采取滯后注漿。注漿加固材料的選擇目前使用的注漿材料有化學(xué)漿液和水泥漿液兩大類?；瘜W(xué)漿液的優(yōu)點(diǎn)是滲透性好, 膠凝時(shí)間可調(diào), 主要缺點(diǎn)是成本高、某些化學(xué)漿液污染環(huán)境, 其一般只在需快速固化的重點(diǎn)工程中使用

11、。水泥漿液可分為三類:一類是普通單液水泥漿, 優(yōu)點(diǎn)是材料來(lái)源廣、價(jià)格低、結(jié)石體強(qiáng)度高, 缺點(diǎn)是水灰比低、易沉淀淅水、結(jié)石率低、可注性差、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)且不易準(zhǔn)確控制；二類是水泥)水玻璃雙液漿, 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)石率較高、凝結(jié)時(shí)間短且可調(diào), 缺點(diǎn)是結(jié)石體強(qiáng)度較低, 如控制不好結(jié)石體經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后易松散, 對(duì)工藝要求也較高；三類是我們研制的 *+,高水速凝材料, 這種新型注漿材料的優(yōu)點(diǎn)是速凝可調(diào)、水灰比高、流動(dòng)滲透性好、在高水灰比條件下1.5:1結(jié)石且不淅水、固結(jié)體強(qiáng)度顯著高于水泥固結(jié)體, 見(jiàn)圖 .。當(dāng)高水材料水灰比為即可初凝, 其固結(jié)體的強(qiáng)度達(dá) 3(/ %4 567, 不淅水, %&&-結(jié)石

12、, 在有泥質(zhì)、膨脹成分的圍巖中注漿, 不會(huì)發(fā)生泥化及膨脹等現(xiàn)象, 滲透性能好。高水速凝材料水灰比可在1.0:1-1.5:1之間。高水材料圍巖注漿加固參數(shù)選擇注漿加固主要參數(shù)有:注漿時(shí)間、注漿壓力、漿液擴(kuò)散半徑、注漿孔的布置、注漿量等。7）注漿時(shí)間裂隙的發(fā)育程度是注漿難易的一個(gè)重要因素。隨著巷道圍巖變形的增加, 圍巖內(nèi)的裂隙和滲透性均增大, 適當(dāng)?shù)臏髸r(shí)間有利于漿液的滲透。通常注漿滯后時(shí)間應(yīng)在圍巖變形速度減小, 進(jìn)入掘后穩(wěn)定期時(shí)進(jìn)行。8）注漿壓力注漿壓力主要取決于圍巖的滲透條件、漿液的流動(dòng)力學(xué)性質(zhì)及注漿滲透范圍等。在煤巷中注漿, 圍巖很破碎時(shí)取&(/ 567的注漿壓力, 較破碎時(shí)取1.0MPa左右, 裂隙較小時(shí)取1.0-2.0MPa最高不超過(guò) .3MPa。9）漿液擴(kuò)散半徑及注漿孔的布置漿液擴(kuò)散半徑是確定注漿孔布置及孔深的重要依據(jù)。影響擴(kuò)散半徑大小的因素較多, 主要取決于注漿壓力、圍巖力學(xué)性質(zhì)、裂隙密度及開(kāi)度、漿液的流動(dòng)力學(xué)參