九采區(qū)掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)

1、九采區(qū)掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)王春耕(邯鄲礦務(wù)局陶一煤礦,河北邯鄲056306)摘要:通過(guò)對(duì)九采區(qū)擴(kuò)大區(qū)頂?shù)装鍘r性和煤層穩(wěn)定性情況分析,根據(jù)平衡自然拱的原理,對(duì)九采區(qū)擴(kuò)大區(qū)沿煤層頂板掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)參數(shù)進(jìn)行了確定。關(guān)鍵詞:掘進(jìn)巷道;錨桿支護(hù);設(shè)計(jì)中圖分類號(hào):TD353+.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1007-1083(2002)01-0034-03Design on bolt support of driving roadway in No.9 mining districtWANG Chun-geng1概況陶一礦大區(qū)位于陶一井田的最南端,七采區(qū)的深部。東區(qū)為第四系半掩蓋,華北型石炭二疊系煤田,二疊

2、系下統(tǒng)山西組為本區(qū)主要含煤地層,巖性由深灰色粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖,灰白色中細(xì)砂巖及煤層構(gòu)成,本區(qū)2#煤穩(wěn)定可采。2#煤層偽頂為01·9m,灰質(zhì)泥巖,性脆易碎,不普遍存在,有時(shí)變相為粉砂巖,厚5·26m,灰黑色含植物化石,可變相為細(xì)砂巖;老頂為3·97m的細(xì)粒砂巖,灰色含炭質(zhì)及黃鐵礦;直接底厚4·54m,深灰黑色,富含植物化石;老底為5·41m細(xì)砂巖,灰色以石英為主,含黃鐵礦。本擴(kuò)大區(qū)工作面運(yùn)輸順槽規(guī)格為3·4m×2·6m,回風(fēng)順槽規(guī)格為2·6m×2·4m。2錨梁網(wǎng)支護(hù)原理及受力破壞分析2

3、.1支護(hù)原理采用高強(qiáng)度錨桿加固頂板,采用鋼筋梯子梁配合金屬菱形網(wǎng)護(hù)頂,還需小錨索加固支護(hù),將巷道直接頂承受的力傳到巷道深部的穩(wěn)定的巖體中去。2.2巷道受力分析沿頂板掘進(jìn)的煤層巷道,在頂板為復(fù)合頂結(jié)構(gòu)或無(wú)大斷裂構(gòu)造的情況下,其頂板破壞深度發(fā)生變化時(shí),頂板冒落拱的破壞高度隨頂板的跨度增大而增高。2.2.1兩幫煤體受擠壓破壞深度C值C=(K··H·B100·fc·Kc·cos2-1)h·tg(45°-2)式中:K為自然平衡拱角應(yīng)力集中系數(shù),與巷道形狀有關(guān),矩形取2·8;r為頂板巖層平均容重,取2·7t

4、/m;H為巷道埋深,取350m;B固定支撐壓力影響系數(shù),實(shí)體煤取1;fc為煤層普氏堅(jiān)固性系數(shù),取1;Kc為煤體完整性系數(shù),取0·9;為煤層傾角,取10°h為巷道掘進(jìn)高度,運(yùn)巷取2·6m,副巷取2·4m;為煤體內(nèi)磨擦角,按f=1計(jì)算=45°則運(yùn)巷C=副巷C=2.2.2潛在冒落拱高度b值b=(a+c)·coskt·fr式中:a為巷道有效跨度之半,運(yùn)巷取1·7m,副巷取1·3m;c為巷道兩幫擠壓破壞深度,運(yùn)巷為2·08m,副巷為1·92m;kt為直接頂巖性系數(shù),當(dāng)f=46時(shí),取0·

5、6;fr為直接頂普氏堅(jiān)固性系數(shù),f=4;則運(yùn)巷b=副巷b=由以上計(jì)算可見(jiàn),巷道兩幫破壞深度分別為2·08m和1·92m,頂板自然冒拱高度為1·57m和1·34m,兩幫破壞程度較大,頂板破壞范圍較小,但是考慮到直接頂比較厚,為防止直接頂和老頂之間的離層,頂板除采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿支護(hù)外,局部還應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力小錨索加固頂板。3九采區(qū)擴(kuò)大區(qū)運(yùn)副巷錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)包括錨桿長(zhǎng)度,桿體直徑的選擇;錨桿間間排距的確定;支護(hù)形式的選擇;支護(hù)34河北煤炭2002年第1期材料選型等。3.1頂板錨桿支護(hù)參數(shù)的確定3.1.1頂板錨桿長(zhǎng)度L=(l1+l2)/cos+

6、l3+l4式中:l1為要求錨固端水平投影伸入煤體內(nèi)的距離在500mm以上,取600mm;l2為傾斜錨桿下端孔口到煤壁的水平角度小于60°,取60°l3為額定錨固長(zhǎng)度,取500mm;l4為錨桿外露長(zhǎng)度,取70mm。則L=2370mm取2400mm。3.1.2頂板錨桿直徑的選擇根據(jù)錨桿支護(hù)“三徑”匹配原則,選擇桿體直徑為20mm,桿體材料為20MnSi高強(qiáng)度左旋螺紋鋼,其破斷力為171kN。3.1.3樹(shù)脂錨固劑數(shù)量L錨=n卷2·l卷孔2-桿2式中:卷為樹(shù)脂錨固劑直徑,23mm;l卷為樹(shù)脂錨固劑長(zhǎng)度600mm;L錨為錨固劑充填長(zhǎng)度,由于頂板比較完整,采用加長(zhǎng)錨固方式,取

7、1500mm;孔錨桿孔直徑,28mm;桿錨桿桿體直徑,20mm;則n=1500×(282-202)232×600=1.8,取2卷。3.1.4頂板錨固力校核P錨=··孔·l卷·式中:為錨固劑與孔壁間粘強(qiáng)度,取2000kN/m;孔為錨孔直徑,28mm;l卷為藥卷總長(zhǎng)度,;則P錨=295kN大于錨桿破斷力171kN,符合要求。3.1.5頂板錨桿間排距(1)錨桿間距的確定。由于巷道為粉砂巖頂板,完整性好,根據(jù)類似條件下的沿頂掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)實(shí)例,確定錨桿間距為0·8m。(2)錨桿排距的確定l0=n·N2·K

8、83;r··(L-l4)式中:n為頂板每排錨桿根數(shù),運(yùn)巷5根,副巷4根;N為每根錨桿的錨固力,取屈服載荷114kN;K為安全系數(shù),取3;r為頂板巖石容重27kN/m;為巷道掘進(jìn)跨度之半,運(yùn)巷1·7,副巷1·3。則運(yùn)巷L(fēng)0=副巷l0=根據(jù)以上計(jì)算運(yùn)、副巷錨桿間排距均取。3.2煤幫錨桿參數(shù)的確定3.2.1幫錨桿長(zhǎng)度及兩幫潛在松塌區(qū)寬度L1=h·tg(45°-2)式中:h為巷道掘進(jìn)高度,運(yùn)巷,副巷;Q為煤體內(nèi)摩擦角45°。則運(yùn)巷L(fēng)1=副巷L(fēng)1=故幫錨桿長(zhǎng)度L幫=L1+L2+L3式中:L2為幫錨桿伸入潛塌區(qū)的額定錨固長(zhǎng)度,取500m

9、m;L3為幫錨桿外露長(zhǎng)度,取50mm則運(yùn)巷L(fēng)幫=1627mm副巷L(fēng)幫=1544mm為施工方便起見(jiàn),運(yùn)、副巷幫錨桿都取1·6m。3.2.2幫錨桿間排距為滿足均勻壓縮帶,即“擋固層”有一定厚度的要求,錨桿間距為:D(l幫-l3)/2=(1.6-0.05)/2=取0.7。為便于施工排距取0.8。3.2.3幫錨桿錨固力幫錨桿選用普通碳素鋼錨桿,錨固力定為60kN,破斷力為96kN,施工中使用藥卷1卷。3.2.4校核其錨固力P錨=··孔·l卷·=2000×3·14×0·028×0·6×

10、1·4=148kN符合要求。3.3小錨索支護(hù)錨索錨固是將錨固范圍內(nèi)的巖層用高強(qiáng)度錨索加固并施加一定預(yù)應(yīng)力,使支護(hù)結(jié)構(gòu)物和頂板巖板體組成一個(gè)復(fù)合體。共同發(fā)揮承載作用,通過(guò)主體結(jié)構(gòu)將頂板自身壓力及支護(hù)應(yīng)力傳遞到深部穩(wěn)定巖層內(nèi)。根據(jù)九采區(qū)擴(kuò)大區(qū)已揭露的圍巖情況,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,直接頂裂隙較發(fā)育且上部為復(fù)合頂,故采用錨索槽鋼組合支護(hù)。3.3.1錨索支護(hù)參數(shù)的確定(1)最小錨固長(zhǎng)度。采用樹(shù)脂錨固劑加長(zhǎng)錨固,每根錨索安裝用SS2360和ZS2360兩卷,最小錨固長(zhǎng)度2·4m。(2)錨索長(zhǎng)度。錨索應(yīng)錨固到巷道頂板較穩(wěn)定的巖層中,根據(jù)頂板巖性情況,確定孔深6·8m,錨索長(zhǎng)度7

11、83;15m。(3)錨索間排距和錨索孔深度之間的關(guān)系,應(yīng)352002年第1期河北煤炭長(zhǎng)錨桿及反底拱在維修加固軟巖硐室中的應(yīng)用楊新興(煤炭工業(yè)石家莊煤礦設(shè)計(jì)研究院,河北石家莊050051)摘要:介紹了井下主排水泵硐室圍巖為軟巖時(shí),受地壓影響而破壞后的維修方案和加固方法。關(guān)鍵詞:軟巖硐室;維修方案;加固方法中圖分類號(hào):TD353+.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1007-1083(2002)01-0036-02Application of long-bolt and back inverted arch inmaintenance and reinforcement of free stone cha

12、mberYANG Xin-xing井陘礦務(wù)局元氏礦井為基建礦井,其井下主排水泵硐室經(jīng)驗(yàn)收已投入使用,但由于受軟巖及地壓影響,主排水泵硐室破壞嚴(yán)重,主要表現(xiàn)為硐室底臌、碹頂開(kāi)裂等,采用長(zhǎng)錨桿及反底拱的維修方案施實(shí)加固后,經(jīng)過(guò)一年多使用未發(fā)現(xiàn)其變形破壞,加固效果良好。1主排水泵硐室概況主排水泵硐室位于井底車場(chǎng)內(nèi),與主變電硐室聯(lián)合布置。主排水泵硐室曾經(jīng)歷兩次設(shè)計(jì)修改,究其原因主要是其圍巖為軟巖,巖性為泥質(zhì)砂巖,風(fēng)化較快,遇水膨脹,穩(wěn)定性較差,并伴有落差100m的FG1大斷層橫跨主排水泵硐室中間部位。原設(shè)計(jì)硐室為雙排泵布置,硐室長(zhǎng)度小,斷面較大。當(dāng)發(fā)現(xiàn)井底車場(chǎng)圍巖性較差后,第一次設(shè)計(jì)修改將雙排水泵布置

13、改為單排水泵布置,減小硐室斷面便于維護(hù),并將料石砌筑支護(hù)改為混凝土支護(hù);第二次設(shè)計(jì)修改為將7個(gè)吸水小井改為2個(gè)集中吸水小井,以避免開(kāi)掘吸水小井時(shí)對(duì)主排水泵硐室基礎(chǔ)的撓動(dòng)及吸水小井滲水造成硐室破壞。已投入使用的排水泵硐室長(zhǎng)63m,寬4·6m,半圓拱形斷面,凈高5m,混凝土支護(hù),壁厚500mm;在硐室頂部布置有6m長(zhǎng)錨索,間排距為2m,硐室內(nèi)布置7臺(tái)排水泵、排水管溝及電纜溝、設(shè)備運(yùn)輸軌道等。2主排水泵硐室破壞形式主排水泵硐室底板上臌,電纜溝出現(xiàn)擠裂現(xiàn)象,硐室頂板從1號(hào)泵至5號(hào)泵出現(xiàn)裂縫,在3號(hào)泵頂滿足:L/S2式中:L為錨索孔深度,;S為錨索間距。則S,取。3.3.2錨索支護(hù)材料的選擇選用低松馳級(jí)鋼絞線,破斷載荷為160 260kN,槽鋼選用16#槽鋼,極限強(qiáng)裂度在350kN以上。4注意事項(xiàng)(1)頂板錨桿安裝使用S2360和ZS2360各1卷,錨固力不低于150kN。(2)幫錨桿安裝使用SS