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“锚网+U型钢+喷浆+锚索”复合支护技术在千米深井巷道中的应用
作者:未知 如您是作者,请告知我们
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  【摘 要】该方案在国投新集口孜东矿北翼轨道石门施工中进行了试验应用,取得了较好的效果,总结出“锚网+U型钢+喷浆+锚索”支护技术在千米深井巷道中的应用的技术。

  【关键词】深井;锚网+U型钢+喷浆+锚索复合支护技术
  1引言
  在千米深井巷道施工中,单一的锚网喷支护由于锚杆长度的限制,支护厚度不能达到足够的、稳定的范围,支护后不长时间内就会因为巷道的整体收缩而造成断面不足、支护失效。而单一的U型钢支护则会因为支护强度的不足,尤其是在高地应力地区巷道施工中,U型钢在支护后不久会发生强烈变形、扭曲甚至断裂,从而造成支护失效。
  “锚网+U型钢+喷浆+锚索”支护技术是两种不同支护技术的联合互补,通过锚网支护使围岩及时形成稳定的支护承载圈,实现主动承载,并保证支护围岩体的稳定性和整体性;通过U型钢支护对外围的锚网支护体再次支护、加固,调整外围锚网支护的应力重新分布,使U型钢支护体上的受力均匀分布,控制围岩进一步变形,用喷浆支护封闭围岩,增强U型钢整体性、连接性、稳定性,从而提高U型钢的受力强度。该支护手段可以有效地控制围岩变形和煤层脱落及冒顶事故的发生。
  2 方案内容
  2.1 试验地区条件
  国投新集口孜东矿由于开采水平深,第一开采水平为-967米,导致地压较大,巷道失修率高,维护成本高,为了加强支护质量,矿决定在北翼轨道石门采用“锚网+u型钢+喷浆+锚索”支护技术,巷道断面形状采用半圆拱形,规格为:净宽4200X净高3200mm。
  2.2 试验方法
  该方案实施主要内容是:当刷扩修护巷道顶板逐渐见煤后,支护方式由原有的锚网喷支护改为“锚网+U型钢+喷浆+锚索”支护。具体内容为:巷道刷扩修护后,先采用U型钢及时对巷道进行支护,防止顶板煤脱落和片帮现象;所用U型钢规格为净宽4200X净高3200mm的成型U型钢,棚距为550mm。U型钢后铺设金属网片,网片采用网格为100X200mm的6mm钢筋网及菱形网配合在一起的复合网,采用网全铺,每钩必联,网片后采用板皮、水泥背板背帮、顶并背紧背牢。然后在U型钢空隙间、在网片表面沿巷道轮廓全断面打锚杆并预紧,所用锚杆采用直径22X 2500mm的圆钢锚杆,树脂药卷端头锚固,锚杆间排距为700x 700mm,矩形布置,每架U型钢空隙间打一排锚杆,实现锚网与U型钢双重支护,最后喷射混凝土与U型钢表面平,砼标号为C20。为保证U型钢支护强度,防止U型钢发生变形,在U型钢棚腿下部紧接底板处挂拉条、打锚杆,用锚杆紧压拉条、用拉条紧压U型钢棚腿,把U型钢棚腿根部紧紧锚固在围岩帮上。所用锚杆同上,每排1根,每帮1排。在U型钢起拱线位置沿起拱线再打1排帮锚索、挂拉条,用锚索紧压拉条、用拉条紧压U型钢棚腿,把U型钢棚腿紧紧锚固在围岩帮上。所用帮锚索为21.8 X 6200mm钢绞线,间距每2架U型钢1根,每帮1排。顶锚索为21.8×9200mm钢绞线加固,锚索间排距为700x 700mm,矩形布置。
  2.3 方案实施步骤
  北翼轨道石门刷扩修护施工时其施工方法采用短段刷扩单行作业方式,逐排刷扩施工,最大控顶距为1000mm,采用前探梁进行临时支护。施工工序为:交接班一开工准备一按要求打出刷扩修护炮眼并打设密集超前锚杆临时支护顶板和迎头装药连线放炮一敲帮问顶找掉活渣一找出巷道规格一用前探梁挑起U型钢梁并用板皮背顶做好顶部临时支护一找出柱窝位置、挖出柱窝一竖棚腿、上卡子,固定U型钢并按要求找正U型钢位置、上拉杆、铺网并联网、背帮顶固定牢固U型钢、在U型钢架棚间沿巷道轮廓全断面打锚杆并预紧、打设顶锚索、喷射砼与U型钢表面平、打底角锚杆、上拉条固定好U型钢腿然后打帮锚索、上拉条紧固固定U型钢棚腿。
  3 技术关键与创新点
  北翼轨道石门作为井下主要运输大巷,巷道多为用途广泛、服务年限较长的永久巷道。在以往的揭煤巷道穿越煤层施工中,为保证施工安全和保证巷道成形一般多采用U型钢架棚或工字钢架棚支护,但这种支护方式由于其支护强度低、支护状态被动,随着时间的推移,支护结构往往遭到破坏,不能满足使用要求,造成一次或多次返修,且返修工作困难。该支护方案的实施在很大程度上解决了以往支护的弊病,实现了刚柔并举的支护思路,切实解决了生产中的实际问题。
  其创新点有以下几点。
  (1)通过锚网支护,首先对巷道围岩实施主动承载,在锚网支护的作用下,在巷道围岩四周首先形成一个主动承载圈,有效控制了围岩的深度变形,使巷道围岩基本趋于稳定。在此基础上,通过U型钢支护实现被动承压,进一步控制围岩的过度变形。同时U型钢支护也是外围锚网支护变形到一定程度时促使围岩应力重新分布的直接使力体,使围岩应力作用到U型钢四周的力相对均匀,不至于因支护体的某一部位因过度受力而导致支护体失效。
  (2)该支护方案在施工中采用了先U型钢后锚杆的施工顺序,在支护原理上又实现了先锚杆后U型钢的支护顺序。这种新的施工思路和支护思路在施工中有效的保证了巷道成形,防止了片帮、冒顶事故的发生,方便了锚杆施工的顺利进行和保证了锚杆支护效果,在实际支护中又能使锚杆的主动支护及时得以实现,实现主动支护和让压支护的目的。
  (3)喷浆支护在该支护结构中不仅仅是封闭、补强的作用,其更主要的作用是增加了U型钢相互之间的连接,起到了“撑杆”的作用,使所有U型钢形成了一个整体支护结构,从而也防止了U型钢因受力不均而造成的扭曲变形现象。
  (4)该方案实施过程中在U型钢的棚腿柱脚和起拱线位置分别采用了锚杆、锚索对U型钢棚腿进行了固定,增加了U型钢支护的闭合性和稳定性,使U型钢的收缩变形只有当深部围岩收缩变形时才发生,避免了因局部锚网支护变形造成的U型钢变形破坏。
  4 应用效果
  (1)该方案于2013年11月国投新集口孜东矿北翼轨道石门进行了试验应用。累计施工了2150米该支护方式的巷道。通过应用后的巷道变形情况观测,该两段巷道至今无明显的变形,能够满足巷道的使用要求。实践证明,该支护技术在大厚度煤层的巷道施工中具有较好的支护效果,能够满足主要运输巷道的施工支护要求。
  (2)同等条件下该支护技术较之于以往采用的U型钢支护相比,其一次性支护费用有所增加,但要达到满足使用要求,其整体费用明显降低。采用该技术支护后的巷道基本不用维修,而采用其它支护方式要想满足使用必须维修二次甚至更多,这势必增加了整体的施工费用。该支护一次性施工总费用为2800元/m左右,而单一的U型钢支护1次施工费用在2100元/m左右,年返修一次需增加施工费用1800元/m左右,综合计算每米巷道年节省施工费用为1100元/m。按年应用巷道500m计算,年创经济效益可达55万元。
  作者简介:
  任金龙,男,(1986.8-),安徽省宿州市人,2009年6月毕业于安徽理工大学采矿工程专业,现有职称为采矿助理工程师,在国投新集口孜东矿从事煤矿安全生产技术管理工作。

投稿邮箱:hanhaiqikan@163.com

 

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