三軟巖體巷道錨網(wǎng)、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護技術(shù)研究

三軟巖體巷道錨網(wǎng)、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護技術(shù)研究

維利煤礦位于龍口礦區(qū)東部。采煤層為新生代第三系。井田地層呈現(xiàn)出平坦的傾斜趨勢，該區(qū)域的斷層結(jié)構(gòu)相對發(fā)達。煤系地層巖石強度低,松軟易破碎,易風(fēng)化,潮解易膨脹,屬典型的三軟巖層。1巖路保護形式的研究和應(yīng)用1.1無錨桿錨固式巷道圖21993年4月,在6100運輸巷進行了錨網(wǎng)、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護改革。設(shè)計沿一層煤施工,支護形式原為D=3.2m的料石圓碹,為加快施工進度,結(jié)合圍巖壓力情況,于4月上旬改為錨網(wǎng)聯(lián)支,其支護形式為錨網(wǎng)、鋼帶、噴漿、反底拱聯(lián)合支護,地坪以上為直墻半圓拱,地坪以下反底拱,矢高500mm,巷道寬度B=3.0m,直墻1.0m,料石規(guī)格350×250×150mm,拱上抹50mm砂漿,噴漿厚度100mm,鋼絲網(wǎng)2.0×1.0m,鋼絲Φ4.5mm,網(wǎng)格100×100mm,搭接100mm,錨桿Φ14mm×1800mm,端頭錨固式,間距600×600mm,快凝膨脹水泥藥卷錨固,每支一卷,鋼帶δ=5、b=50mm,采用隨掘隨噴的施工工藝,先施工軌面以上部分,20m以后集中分段拉鋪底復(fù)噴。巷道施工380m,該段標(biāo)高為-140m～-186m之間,施工停滯一個月后,以-150m為界上下形成鮮明對比:上部巷道局部噴層破碎,及時進行修整加以復(fù)噴后,不再發(fā)生變化。-150m以下,巷道底鼓,頂板下沉,噴層破碎,鋼帶壓彎,多處地方巷道兩幫及頂部噴層與錨桿托盤脫離(托盤陷進),鋼絲拉斷,頂板嚴(yán)重變形處托盤被鋼帶板壓碎裂支護失效。洼里礦認(rèn)真進行礦壓觀測,掌握了巷道變形規(guī)律:(1)隨著巷道埋深的不斷增加,地壓增大,來壓顯現(xiàn)強烈,主要表現(xiàn)為圍巖自穩(wěn)時間縮短,變形速度加快,變形量增大。-150m以上淺部可以搞錨噴支護。(2)沖剪破壞為噴層變形破壞的主要原因,據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn):噴層94.9%屬擠壓沖剪破壞,僅有5.1%屬膨脹破壞,噴層破壞處揭露出來的鋼帶85.9%處于擠壓拱曲狀態(tài),只有4.1%的鋼帶處于拉伸狀態(tài)。(3)圍巖表層位移,淺部位移大于深部,隨著開采深度增加,圍巖流變性能更為顯著,變形量加大。為此在3113面、8103面、6102面等標(biāo)高在-150m以上水平巷道設(shè)計時多采用錨桿甩漿、鋼棚支護巷道,經(jīng)回采驗證,既滿足了安全生產(chǎn)需要,又降低了支護成本,效益比較明顯。1.2順槽支護實踐洼里礦屬于斷陷沉積盆地的邊緣地帶,巖石強度由中心向邊緣逐漸變低,同一巖層在不同區(qū)域強度差異很大,礦西部較東部距沉積中心近,巖石強度大于東部,-108m水平西部好于東部,一水平好于二水平。二層工作面順槽支護,多年以來施工實踐形成了上半圓代灰,下半圓干茬料石砌碹支護的成功經(jīng)驗,在8202工作面兩巷采用此法,經(jīng)過回采驗證兩巷基本無變化和破壞情況。經(jīng)過專題研究,提出了多種支護改革意見,先后進行了不鋪底,改砂漿灰口為黃泥灰口,減少灰口厚度,利用水料石鋪底和側(cè)放料石鋪底改變砌體厚度等多種試驗,取得了較好的效果。同時根據(jù)現(xiàn)場情況,進行沿空送巷施工,既做到了不留煤柱,又全部回收了料石,取得了很大的經(jīng)濟效益。1.3軟巖巷道支護施工-250m反打東副巷一開始處于煤1～煤2間巖層中施工,該巖層結(jié)構(gòu)致密,但膨脹性較大,屬強膨脹性巖層,洼里礦采用兩次成巷拖后10～15m開始送底,未能將地壓很好地釋放,造成一晝夜間巷道底鼓平均80cm,長達50m。-250m東主巷第三貫眼以里巷道施工,層位穿過一層煤,進入一層煤頂板中,該巖層破碎,膠結(jié)程度差,強度低,采用兩次成巷,一開始巷道底鼓、內(nèi)擠,巷道變形嚴(yán)重,后期采用拖后一月的時間鋪送底,巷道成型持續(xù)穩(wěn)定時間較長。由于-250m反打東主、副巷與-250正打東主巷所處巖石層位不一樣,巷道底鼓量、頂板變形及巷道兩次成巷時間與距離也不一樣:(1)反打東主、副巷在成巷時,拉底量一般為1.0～1.2m左右,而正打東主、副巷成巷時,拉底量平均為1.5m左右。(2)成巷時巷道底鼓程度不一樣,反打巷道底鼓后巖層傾角約在65°～70°之間,而正打東主巷多在80°～90°之間。(3)兩次成巷時間與成巷距離不一樣,當(dāng)時反打東主、副巷一般兩次成巷間隔為18～20d、距離20～25m為宜,正打東主、副巷一般兩次成巷間隔為20～25d、距離為25～30m為宜。軟巖巷道的支護原則是“先柔后鋼、先讓后抗、柔讓適度、穩(wěn)定支護”。在六采回風(fēng)下山底部(-220m左右),采用了砌碹壁后充填爐渣的方法,爐渣厚度20cm,從支護效果看,巷道全寬無任何變化,巷道凈高由于頂板下沉及底鼓而稍有變化。在-250m東主巷采用了壁后充填100mm厚的200#砼的支護方法,它克服了矸石充填的缺點,同時也加大了砌塊厚度,彌補了砌體灰縫不飽滿的缺點,增加了碹體支護強度,支護效果較為理想。過去洼里礦由-108m水平向-250m水平開拓延伸時,大量的巷道主要位于深部砂巖中施工,砂巖含水,膠結(jié)性能差,易片幫、掉頂。在施工方法上要求采用風(fēng)鎬破巖,短段掘砌,有效地控制了頂板下沉,保證了支護效果。1995年洼里礦-250m東副巷在砂巖中施工,同年4月發(fā)生泥石流涌出,至1996年2月共涌出4次,涌出量達1000m3,采用在后方巷道打鉆注漿的方法,將冒頂區(qū)再生頂板加固好,采用風(fēng)鎬短段掘砌,料石碹支護,循環(huán)進尺0.5m,于1996年11月份成功地渡過了該區(qū)域。洼里礦在一水平開采二煤時因煤層薄,底板巖石易泥化,給切眼施工及排面造成極大的不便,經(jīng)過總結(jié)研究采用鉸接頂梁配合液壓支柱支護,溜子運輸直接排面的施工工藝,先后施工了7201、8201、7207、12101等工作面切眼,保證了接續(xù),保證了質(zhì)量。1.4根據(jù)不同的樓層調(diào)整措施(1)“三大層”地層發(fā)育特征一段:煤1頂板以上30m為灰綠色鈣質(zhì)泥巖,夾白色灰?guī)r,該段巖層為海象沉積巖層,硬度大,強度高,不易冒落,在其中施工的巷道變形量較小,但由于距煤1較遠,上部距泥灰?guī)r較近,巷道不易布置在該段中。二段:鈣質(zhì)泥巖至煤1間巖層,為灰綠色灰黑色頁巖,層理不發(fā)育,膠結(jié)程度差,巖層破碎,強度低,在其中施工的巷道變形嚴(yán)重。三段:煤1～煤2間巖層,為灰褐色次油頁巖、灰黑色頁巖等,該段巖層層理發(fā)育,膠結(jié)較好,結(jié)構(gòu)致密,強度適中,但巖石膨脹性較大,屬強膨脹性巖層。四段:煤2底板砂巖層,灰白色砂巖、泥巖等,砂巖松散,膠結(jié)差,多為散沙,幾乎不成巖體,泥巖軟弱,遇水軟化成泥,本段巖層強度低,巷道施工條件惡劣,但巖石幾乎無膨脹,巷道按要求施工,基本不發(fā)生變形。(2)大跨斷層巷道支護方法①砂巖,可大斷面施工,先拱后底,不用卸壓或輕微卸壓即可。②鈣質(zhì)泥巖,可一次成巷,全料石圓碹,斷面不宜過大。③沿煤1施工,采用底板卸壓法,即采取兩次成巷,先施工軌平以上部分,并及時支護,經(jīng)過20～25d后再施工軌面以下部分,將巷道成型進行全封閉支護。④煤1～煤2間,巖層后勁大。淺部可采用底板卸壓法,深部可采用兩次支護進行卸壓,即先采用小斷面掘進,用錨噴或架棚等多種柔性支護作為第一次施工,底不處理,讓圍巖壓力進行釋放,待18～20d后,再進行永久支護。若不采用兩次支護進行底板卸壓,上半圓支護強度必須加大,同時也要采用可縮木。⑤煤1上部,采用頂部卸壓法,碹體加一定數(shù)量可縮木,頂部充填一定數(shù)量的可縮性充填物。⑥煤1頂板5m以上,只要巷道不是位于大斷層附近,頂部適當(dāng)卸壓,加強頂部強度,打骨后支設(shè)骨架或再掛網(wǎng)噴漿。⑦大構(gòu)造附近,特殊情況可采取特殊措施,兩次成巷或三次成巷,即先拱、再墻、后底等方法。通過采取以上支護對策,大大改善了巷道支護的受力狀況,保證了支護效果。同時進行圍巖松動圈測試,進行了蠕進卸壓支護試驗,條帶碹可縮木等試驗,以便對洼里礦圍巖進行準(zhǔn)確分類,形成適應(yīng)圍巖條件的支護對策。1.5強化管理,建立標(biāo)準(zhǔn)化工程管理隊伍(1)加強觀測,每進行一項支護改革都要做到現(xiàn)場施工與礦壓觀測、理論分析相結(jié)合,充分進行論證、比較。(2)加強現(xiàn)場管理,確保每一道工藝、每一道工序,都嚴(yán)格按規(guī)程措施兌現(xiàn),落實在現(xiàn)場。(3)狠抓工程質(zhì)量,認(rèn)真落實工程質(zhì)量終身負(fù)責(zé)制,建立工程檔案記錄,明確責(zé)任,對每一項工程的責(zé)任者,都在工程臺帳、交接班原始記錄上詳細記清,歸檔保存。建立、健全各種規(guī)章制度和約束機制,使質(zhì)量管理有章可循,有章可依。(4)高標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)要求,大搞質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。洼里礦開展了“十比十賽”,“六比六賽”、“高標(biāo)準(zhǔn)文明采區(qū)建設(shè)達標(biāo)競賽”、“質(zhì)量信得