錨桿支護巷道過陷落柱支護

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1、錨桿巷道過陷落柱的支護技術(shù)研究摘要本文根據(jù)趙莊煤礦1301工作面12014巷過陷落柱的情況,重點研究了錨桿、錨索、噴漿在過陷落柱錨桿支護系統(tǒng)中的作用及要求,并成功應(yīng)用于實踐,取得了較好的支護效果。關(guān)鍵詞錨桿支護陷落柱1前言1301綜采工作面采用大采高采煤工藝,為三進一回的布置方式,工作面東側(cè)布置為兩條進風順槽,靠近工作面的一條順槽為12011巷,另外一條為12013巷,工作面西側(cè)布置有兩條順槽,靠近工作面的一條順槽為進風順槽,即12012巷,掘進時沿煤層頂板留底煤布置;另外一條為12014巷,作為工作面回風順槽(瓦斯尾巷),掘進時同樣沿煤層頂板

2、留底煤布置。12014巷為矩形斷面,沿煤層頂板留底煤布置,巷道凈寬4.7m,凈高3.5m,毛寬4.9m,毛高3.6m,掘進斷面積17.64㎡。12014巷掘至距開口位置約932m處時揭露一陷落柱,受陷落柱影響,巷道頂板破碎、離層、塌頂,兩幫擠出嚴重,支護特別困難,安全生產(chǎn)受到了極大的影響。為此,必須對陷落柱區(qū)的巷道進行錨桿支護設(shè)計。2施工技術(shù)方案確定2.1為便于施工,巷道仍采用矩形斷面。2.2必須保證錨桿、錨索在陷落柱區(qū)域頂板的可錨性針對陷落柱內(nèi)頂板充填物為泥巖、砂巖等,且膠結(jié)情況差,陷落柱附近可能發(fā)育有隱伏小斷層、裂隙、牽引褶曲、煤層傾角變大

3、等地質(zhì)構(gòu)造或者出現(xiàn)巷道頂板淋水增大現(xiàn)象。因此,為保證巷道巖層頂板的可錨性,巷道每掘進3米,必須進行錨桿錨固力試驗;錨索在預緊時,預緊力必須根根達要求。若巷道內(nèi)頂板錨桿、錨索沒有可錨性,則另性制定支護設(shè)計方案。2.3縮小錨桿間排距,采用高強度錨桿全長錨固支護陷落柱內(nèi)充填物膠結(jié)情況差,不連續(xù)面多,為提高頂板的整體強度,因此采用高強度錨桿全長錨固支護,并縮小錨桿間排距。錨桿主要作用有以下兩個方面:①通過錨桿提供的軸向力與切向力,提高不連續(xù)面的抗剪強度,阻止不連續(xù)面產(chǎn)生移動與滑動,通過提高結(jié)構(gòu)面的強度來提高節(jié)理巖體的整體強度、完整性與穩(wěn)定性,從而有效控

4、制圍巖變形和破壞。②錨桿采用全長錨固,通過錨固劑將錨桿桿體與孔壁粘結(jié)在一起,使錨桿隨著巖層移動承受拉力,當巖層發(fā)生錯動時,巖層與桿體共同起抗剪作用,阻止巖層發(fā)生滑動。2.4縮小錨索間排距,加強錨索的支護作用陷落柱區(qū)的頂板在錨桿不能伸入到關(guān)鍵承載層內(nèi),錨桿支護形成的次生承載層又不能完全保持穩(wěn)定的條件下,就必須發(fā)揮錨索具有錨固深度大、錨固力大、可施加較大的預緊力等諸多優(yōu)點,必須進行錨索加固,縮小錨索間排距,加強錨索的支護作用。錨索的作用主要有:將錨桿支護形成的次生承載層與深部圍巖的關(guān)鍵承載層相連,充分調(diào)動了深部圍巖的承載能力,提高次生承載層的穩(wěn)定性

5、,即使次生承載層發(fā)生斷裂、轉(zhuǎn)動,也不致于失穩(wěn)而引起的頂板垮落。2.5針對陷落柱內(nèi)頂板充填物為泥巖、砂巖等,且膠結(jié)情況差,極易風化的特點,因此巷道掘進完畢后必須及時噴漿封閉陷落柱內(nèi)膠結(jié)頂板,防止圍巖風化、破碎,避免錨桿、錨索失效;再者,巷道噴漿后,一旦受壓變形即開裂掉皮,容易觀察頂板變形情況,可及時采取加強支護措施。3陷落柱區(qū)錨網(wǎng)索噴組合支護系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)以上要求及分析:因此應(yīng)采用高強度、高剛度錨網(wǎng)索噴組合支護系統(tǒng)。高強度要求錨桿具有較大的破斷力,高剛度要求錨桿具有較大的預緊力并實施全長錨固,組合支護要求采用鋼帶、金屬網(wǎng)等護表構(gòu)件。具體詳見見圖一(

6、1)頂板支護錨桿規(guī)格:錨桿桿體為22#左旋無縱筋螺紋鋼筋,長度2.4m,桿尾螺紋為M24,錨桿排距800mm,間距1100mm,每排5根錨桿,錨固方式:采用樹脂加長錨固,采用三支錨固劑,一支規(guī)格為K2335,另兩支規(guī)格為Z2360,鉆孔直徑為30mm,錨固力不小于100KN,預緊力矩不小于400N·m。鋼筋托梁規(guī)格:采用Φ14mm的鋼筋焊接而成,寬度80mm,長度4.5m,在安裝錨桿的位置焊接兩段縱筋,縱筋間距100mm,以便安裝錨桿。錨索采用三支錨固劑,一支規(guī)格為K2335,兩支規(guī)格為Z2360,鉆孔直徑30mm,錨固長度1406mm,錨索預

7、緊力250KN。托盤:采用拱形高強度托盤,托盤規(guī)格為150×150×8mm。金屬網(wǎng)采用5.1×0.9m的金屬網(wǎng)。(2)幫部支護(略)4現(xiàn)場實施4.1現(xiàn)場檢測現(xiàn)場人員按照支護設(shè)計進行施工,并在陷落柱區(qū)巷道處安設(shè)了一組綜合測站,監(jiān)測巷道位移變化和錨桿、錨索的受力變化趨勢。圖4為巷道位移曲線圖,分析可知:1)巷道基本穩(wěn)定后,頂板下沉量最大20mm,兩幫移近量最大120mm,巷道沒有大的變形破壞,也不需要二次修復就能滿足安全使用要求。以上說明,錨桿間距1.1m、排距0.8m、錨索排距1.6m且錨桿、錨索高預緊力等設(shè)計要求基本合理,。2)巷道頂幫采用C2

8、0的混凝土進行噴漿封閉,阻止了陷落柱區(qū)巷道頂幫巖石的風化、破碎,保證了巷道頂板錨固區(qū)圍巖完整性與穩(wěn)定性,避免了錨桿、錨索因巖石風化而造成的失效,從而有

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