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密集巷道布置影響下泵房加固技術(shù)的研究與應(yīng)用

2014-11-07 10:40趙晨光文杰
科技資訊 2014年9期
關(guān)鍵詞:注漿加固

趙晨光++文杰

摘 要:本文介紹了晉煤集團(tuán)趙莊煤業(yè)有限責(zé)任公司盤區(qū)泵房受礦山壓力影響造成巷道破壞的原因,提出了二次錨網(wǎng)噴支護(hù)、底角加固、全斷面注漿加強(qiáng)支護(hù)措施,從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際效果觀察,巷道進(jìn)行了錨桿錨索及二次加固注漿之后,很好的控制了圍巖變形,保證了巷道的正常使用。

關(guān)鍵詞:二次錨網(wǎng)噴支護(hù) 底角加固 注漿加固

中圖分類號(hào):TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2014)03(c)-0110-02

趙莊煤業(yè)有限責(zé)任公司為晉煤集團(tuán)新建特大型礦井,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力600萬(wàn)噸/年。該公司各類巷道、硐室均布置在主采的3#煤層中,支護(hù)全部采用錨網(wǎng)梁、錨索、噴漿組合支護(hù)系統(tǒng)。

泵房以及相關(guān)連的巷道會(huì)因?yàn)榈V井的生產(chǎn)建設(shè)發(fā)生不同程度的形變甚至毀壞,如要有以下現(xiàn)象:泵井以及相關(guān)聯(lián)巷道發(fā)生形變,頂板大幅度下沉,底部明顯鼓起,混凝土支護(hù)體剝落,圍巖重度碎裂,巷道形變?cè)诓删騽?dòng)壓的作用下更加嚴(yán)重,而嚴(yán)重形變的泵房對(duì)礦井的正常生產(chǎn)和安全產(chǎn)生影響,所以要合理的修復(fù)、支護(hù)以及加固泵房,來(lái)確保泵房正常穩(wěn)定的使用。

1 泵房地質(zhì)條件及原支護(hù)特點(diǎn)

該礦巷道(硐室)圍巖條件復(fù)雜、地質(zhì)構(gòu)造多、含水量大、煤層瓦斯含量高,且3#煤層煤質(zhì)松軟,頂板含厚度不穩(wěn)定的泥巖層。埋深483~490 m。據(jù)《晉城煤業(yè)集團(tuán)公司趙莊煤礦圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試研究報(bào)告》(天地科技股份有限公司開采所事業(yè)部,2005年12月):3#煤層平均厚度5.5 m,傾角為1°~8°,單軸抗壓強(qiáng)度為9.15 MPa;直接頂為砂質(zhì)泥巖,厚度9.71 m,單軸抗壓強(qiáng)度為39.6 MPa;基本頂為細(xì)粒砂巖,厚度2.3 m,單軸抗壓強(qiáng)度為78.3 MPa;偽底為炭質(zhì)泥巖,厚度0.4 m,單軸抗壓強(qiáng)度為22.1 MPa。最大水平主應(yīng)力為14.83 MPa,垂直主應(yīng)力為12.63 MPa,最小水平主應(yīng)力為8.12 MPa。

泵房原設(shè)計(jì)斷面為矩形,采用錨網(wǎng)噴和錨索支護(hù),泵房?jī)魯嗝妫▽挕粮撸椋?200 mm×4000 mm,其掘進(jìn)斷面為:5500 mm×4250 mm。

2 泵房破壞原因分析

(1)由于泵房與管子道、西翼南輔運(yùn)大巷和變電所通道等巷道密集布置,相互間存在交互影響,隨著礦井生產(chǎn)建設(shè)發(fā)展,泵房區(qū)域大巷及順槽巷道一直向前延伸,造成泵房受到巷道掘進(jìn)重復(fù)壓力影響,巷道變形嚴(yán)重。

(2)泵房圍巖條件復(fù)雜、地質(zhì)構(gòu)造多,且3#煤層煤質(zhì)松軟,頂板含厚度不穩(wěn)定的泥巖層,在工作面回采和多條巷道掘進(jìn)的重復(fù)應(yīng)力影響下易產(chǎn)生強(qiáng)烈變形,變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

3 泵房加固技術(shù)

根據(jù)以上分析,針對(duì)泵房的特點(diǎn),可采用的加固方案為:采用錨噴、錨索和錨注支護(hù)技術(shù)(“三錨”支護(hù)),使巷道上方形成梁——拱結(jié)構(gòu)。梁拱結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理為:頂板錨桿(索)穿過(guò)各層狀巖層形成組合梁,共同抵抗圍巖應(yīng)力;巷道兩幫的錨桿使巷道兩幫整體穩(wěn)定性提高,形成壓縮墻,使巷道兩幫近似成為穩(wěn)定圍巖,且頂角錨桿將頂板梁與巷道兩幫聯(lián)接成一個(gè)整體;長(zhǎng)短錨桿(索)搭配與頂板巖體形成組合拱一方面可以增加組合梁截面厚度,另一方面組合拱的形成改變了巖體受力狀態(tài),提高了巖體的承載能力,即使處于塑性區(qū)中的破碎巖體仍然可以提供一定承載力,以上結(jié)構(gòu)即煤巷頂板梁——拱錨固結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定。

3.1 全斷面錨網(wǎng)噴支護(hù)

首先在原噴射混凝土支護(hù)體全斷面打眼安裝錨桿、掛金屬網(wǎng)、噴射混凝土,進(jìn)行全斷面錨網(wǎng)噴支護(hù),同時(shí)安裝低壓淺孔注漿管。低壓淺孔注漿管安裝在兩排錨桿之間,注漿管使用φ26 mm鋼管制作,規(guī)格為φ26 mm×1000 mm,孔口封孔長(zhǎng)度400~500 mm,排距1800 mm,采用風(fēng)鉆打眼,孔徑φ45 mm,孔深2000 mm。

3.2 底角和底板加固

對(duì)硐室底角處臥底、鋪設(shè)金屬網(wǎng),要將金屬網(wǎng)深入到硐室實(shí)際底板以下100~150 mm,然后利用灌漿錨索對(duì)硐室底角進(jìn)行錨固加固。

澆灌混凝土前臥底時(shí),將底板臥成弧形結(jié)構(gòu),鋪設(shè)50 mm左右的墊層,然后鋪設(shè)由φ6.5 mm鋼筋焊接而成的經(jīng)緯網(wǎng),澆灌1000 mm厚混凝土后(弧中間最深部位),可形成反底拱結(jié)構(gòu)。然后鋪設(shè)由Φ14 mm鋼筋焊接而成的經(jīng)緯網(wǎng),并利用自鉆式中空類注漿錨桿進(jìn)行錨注加固。

3.3 全斷面注漿加強(qiáng)支護(hù)

利用錨網(wǎng)支護(hù)中安裝的低壓淺孔壁后充填注漿管和底板中空注漿錨桿對(duì)圍巖進(jìn)行注漿加固。注漿時(shí)采用單液水泥-水玻璃漿液,水泥使用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,水灰比控制在0.8~1.0左右,水玻璃的摻量為水泥用量的3%~5%。漿液結(jié)石率不低于92%,漿液固結(jié)體強(qiáng)度不低于20 MPa,注漿壓力控制在2.0 MPa以內(nèi),保證噴層不發(fā)生開裂;注漿擴(kuò)散半徑控制在3.0 m左右,每米硐室注漿量控制為3.0 t水泥。

3.4 全斷面復(fù)注加強(qiáng)支護(hù)

全斷面復(fù)注加強(qiáng)支護(hù)采用高壓深孔滲透注漿,即在低壓淺孔注漿加固后形成一定厚度的加固圈(梁、柱)基礎(chǔ)上,布置深孔,采用高壓注漿加固,一方面可擴(kuò)大注漿加固范圍,另一方面高壓注漿可提高漿液的滲透能力,改善注漿加固效果,而不會(huì)導(dǎo)致噴網(wǎng)層的變形破壞,并可對(duì)低壓淺孔注漿加固體起到復(fù)注補(bǔ)強(qiáng)的作用,從而顯著提高注漿加固體的承載性能。

4 加固效果分析

加固結(jié)束后2個(gè)月內(nèi)對(duì)泵房變形進(jìn)行監(jiān)測(cè),內(nèi)容包括巷道兩幫收斂值、巷道頂?shù)装遄冃沃狄约鞍惭b在巷道頂板離層儀數(shù)值變化以及兩幫監(jiān)測(cè)位移的多點(diǎn)位移計(jì)數(shù)值變化。巷道兩幫收斂監(jiān)測(cè)值個(gè)別點(diǎn)累計(jì)變化值見圖4。

通過(guò)圖4可以看出,在累計(jì)監(jiān)測(cè)的60天內(nèi),巷道兩幫收斂累計(jì)值控制在5 mm內(nèi),其他檢測(cè)點(diǎn)累計(jì)值與該點(diǎn)相近。觀測(cè)結(jié)果表明,在巷道進(jìn)行了錨桿錨索及二次加固注漿之后,已經(jīng)很好的控制了圍巖變形,巷道內(nèi)部裂隙圍巖在注漿加固及錨索錨固作用下形成了較好的承載系統(tǒng),保證了巷道的正常使用。

5 結(jié)論

(1)全斷面注漿加固技術(shù)在趙莊煤礦泵房進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:注漿加固技術(shù)很好控制了圍巖變形,巷道內(nèi)部裂隙圍巖在注漿加固及錨索錨固作用下形成了較好的承載系統(tǒng),保證了巷道的正常使用。

(2)泵房注漿加固后,在累計(jì)監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi),巷道兩幫圍巖變形量控制在5 mm內(nèi),有效地控制了巷道圍巖的變形,基本解決了井下泵房多次維修的問題。

(3)密集巷道布置影響下泵房加固技術(shù)的成功應(yīng)用,為以后類似條件巷道的維修提供了良好經(jīng)驗(yàn),成為控制巷道圍巖變形的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

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