高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)和維護(hù)成熟技術(shù)

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1、高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)及維護(hù)成熟技術(shù)皖北煤電集團(tuán)公司松軟圍巖是指自身強(qiáng)度低、結(jié)構(gòu)弱面發(fā)育、甚至具有膨脹、流變特性的巖石。開采松軟圍巖的煤層或在松軟圍巖中掘進(jìn)巷道，往往發(fā)生回采面片幫冒頂、支架鉆底、巷道收斂或底臌劇烈，給生產(chǎn)和安全造成較大影響，直接影響礦井的經(jīng)濟(jì)和社會效益。近年來，皖北煤電集團(tuán)加大科研及現(xiàn)裝備投入，并積極與中國礦業(yè)大學(xué)、安徽理工大學(xué)等高校及科研院所合作，制定有效的高應(yīng)力軟巖支護(hù)技術(shù)治理體系，取得了良好的效果。一、支護(hù)及維護(hù)技術(shù)針對巷道圍巖的性質(zhì)和巷道破壞的程度，制定多種聯(lián)合支護(hù)方案：錨網(wǎng)噴+注漿，

2、錨網(wǎng)噴+二次支護(hù)（錨索鋼帶）+注漿，U型棚+噴漿+注漿，U型棚+噴漿+錨索+注漿，錨網(wǎng)噴+U型棚+噴漿+注漿，底板底臌巷道采用底板深淺孔注漿+底板錨索預(yù)拉控制底臌；并通過優(yōu)化“控制”巷道層位，盡量使巷道處于堅(jiān)硬砂巖或底板保留部分砂巖是增強(qiáng)圍巖自身強(qiáng)度的最快、最經(jīng)濟(jì)、最有效的途徑，巷道圍巖治理必須“支控”一體才能滿足生產(chǎn)的需要。二、主要技術(shù)特點(diǎn)采用理論和數(shù)值模擬方法，創(chuàng)立支護(hù)承載結(jié)構(gòu)補(bǔ)償原理，系統(tǒng)分析結(jié)構(gòu)補(bǔ)償對支護(hù)承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響規(guī)律，建立支護(hù)承載結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)補(bǔ)償機(jī)制。根據(jù)主動支護(hù)和被動支護(hù)理論，和注漿能使

3、“軟巖變硬巖，碎巖變整巖”的理念，通過“支控”一體，以達(dá)到圍巖變形控制，簡單理解即為：在“支護(hù)”方面，運(yùn)用先讓后抗，先掘后注；在“控制”方面，“控制”巷道層位在厚砂巖中掘進(jìn)后，相對增加了巷道圍巖自承載能力，弱化巷道底臌和兩幫收斂相互影響程度。（一）新掘巷道技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)新掘巷道每掘進(jìn)50m，就安裝一組頂板離層儀（頂板一個、兩幫各一個），并且進(jìn)行日常觀測，當(dāng)巷道變移量在30～80mm時(shí)，及時(shí)進(jìn)行注漿，抓住注漿時(shí)機(jī)。利用巖石窺視儀探查巷道圍巖巖性及圍巖松動圈，來確定巷道的注漿位置及區(qū)段。利用巖石窺視儀探查已掘巷道松

4、動圈范圍，巷道松動圈在1.5m～2.0m范圍，2.5m的錨桿有效錨固長度最短只有0.5m，錨固劑藥卷采用φ28mm，長80cm，理論錨固長度1.4m，根據(jù)松動圈的范圍，錨桿的錨固失效長度在0.4m～0.9m，在一定程度上降低了錨桿承載能力，因此為了提高錨桿的承載能力，2.5m的高強(qiáng)錨桿優(yōu)化目前2.8m的高強(qiáng)錨桿。錨固劑藥卷由φ28mm，長80cm（一根錨桿一卷藥）改為φ28mm，長50cm（一根錨桿兩卷藥），施工結(jié)束后，后路由綜合掘進(jìn)注漿隊(duì)進(jìn)行專業(yè)注漿，距迎頭50～100mm，以實(shí)現(xiàn)錨桿的全長錨桿，增強(qiáng)錨桿

5、的承載能力。圖1.未注漿時(shí)巖層探查情況圖2.注漿后巖層探查情況（二）圍巖破碎的失修巷道技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)對巷道破壞比較嚴(yán)重，變形量比較大的巷道，注漿工序、工藝及高強(qiáng)穩(wěn)定棚是主要關(guān)鍵技術(shù)，具體施工工序如下：噴漿封閉圍巖→圍巖注漿→漿液膠結(jié)→刷大施工→架棚支護(hù)→噴漿封閉圍巖→二次注漿膠結(jié)圍巖（提高圍巖自身承載能力）。對圍巖破碎段初次注漿時(shí)一定要加速凝劑，使破碎圍巖盡快膠結(jié)，注漿時(shí)根據(jù)實(shí)際情況確定一高壓為終壓，直到注不進(jìn)漿液為止并且實(shí)行多次注漿。具體技術(shù)參數(shù)（以朱集西為例）：注漿錨桿規(guī)格φ20×2500mm，一端帶絲扣，

6、另一端麻花狀，中部至末端有8個直徑φ6mm的小孔，注漿錨桿布置，間排拒1.4ｍ×1.4ｍ；雙液漿水泥：水玻璃為C:S=1:0.4，初次注漿摻入水玻璃，以達(dá)到快速凝固圍巖效果，水灰比=1：（1～1.2）。初次注漿一般只是充填巷道圍巖之間的間隙，巷道破碎的圍巖只能膠結(jié)一小部分，因此必須進(jìn)行二次注漿，二次注漿才能充填巷道圍巖裂隙，使巷道圍巖膠結(jié)一個整體，以提到巷道圍巖和被動支護(hù)整體支護(hù)效果。劉橋一礦全封閉U型棚支架已獲國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實(shí)用新型專利（專利號：ZL201120346380.6）。圖3.原架棚巷道支

7、護(hù)變形圖圖4.高強(qiáng)穩(wěn)定型棚-索協(xié)同支護(hù)后技術(shù)效果圖（三）控制巷道底臌關(guān)鍵點(diǎn)深孔注漿時(shí)先用水泥漿液把水“排”走，或者先施工鉆孔進(jìn)行排水，然后再加入適當(dāng)?shù)乃ＡФ啻巫{。巷道底板下底梁，每個底梁兩端用兩組錨索一組三根，錨索長15m，錨索組間排距2m×2m，每組錨索配用三孔鎖具配合三孔錨索雙托盤進(jìn)行張拉。在條件允許的情況下，盡量保證巷道底板下有3m左右硬山巖。采用深淺孔注漿，深部組合錨索束張拉進(jìn)行控制巷道底臌，具體參數(shù)設(shè)計(jì)（以劉橋一礦為例）如下：1.淺孔注漿孔按間排距2000×2000㎜布置，孔徑Φ90mm，孔深

8、為6m，注漿錨桿長度為3m。深孔注漿孔按間排距2000×2000㎜布置，孔徑Φ90mm，孔深為9m，注漿錨桿長度為6m。淺孔采用水泥-水玻璃雙液漿注漿，終壓為2～3MPa，深孔采用水泥單液漿注漿，終壓為4～5MPa。2.組合錨索孔按間排距2000×2000㎜布置，錨索孔參數(shù)：孔徑Φ90mm，孔深為15m（組合錨索長度可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行更改，更改范圍為6.3～15.5m），中間孔為垂直孔，兩邊孔外擺15°。組合