文档介绍：锚网、锚索联合支护在高地应力软岩巷道中的应用
王永祥
(平顶山工业职业技术学院,河南平顶山, 467001)
摘要:针对平煤天安五矿三水平高地应力软岩巷道支护难题,分析了巷道变形破坏原因,并确定了锚网喷及锚索联合支护方案、技术参数和施工方法,通过改进施工工艺和强化工程质量管理,有效地控制了巷道剧烈变形,取得了良好的支护效果。
关键词:地应力软岩巷道支护技术
1 矿井概况
平煤天安五矿现实际年生产能力在200万t以上,开采深度已超千米,地质条件复杂,尤其是在锅底山断层附近,构造应力变化无常,严重影响各类巷道的支护质量。因为该矿在三水平(-650m)已二扩大采区应用的U型钢可缩支架或普通锚喷支护形式已不能有效控制巷道的剧烈变形,对巷道的正常使用造成严重影响。为此,在己二轨道下山合理采用锚网、锚索联合支护形式,科学确定支护参数,并组织及时施工,配合巷道收敛在线监测与控制,有效保证了巷道顶板下沉不离层,两帮移近不松动,取得了良好的支护效果和经济效益。
2 巷道概况及破坏原因
巷道概况
五矿三水平己二轨道下山标高为-650~-800m,巷道设计净宽4800mm,净高4100mm,全长960m,下山坡度9°,原设计支护形式为锚网喷,普通螺纹钢φ20×2200mm树脂锚杆,间排距700 mm×700mm,φ4mm冷拔丝网,网孔规格80mm×80mm,Z2335树脂药卷,,喷厚120mm。
巷道沿己14煤层(厚度400mm)布置,岩层倾角8~11°,己14煤层顶、底板岩性为泥岩,节理发育,结构面光滑,易风化,无含水。其中己14煤层顶板泥岩厚度8m,直接顶为厚度4m左右的细砂岩及砂质泥岩互层,整体性好,成层稳定。
该巷在穿过己14煤层顶底板段,设点观测巷道变形情况,巷道变形量曲线见图1。连续4个月观测发现,巷道平均累计变形量达200mm,且变形速度增长较快,具体见巷道变形量曲线1。后来进行了锚索加固支护,变形速度有所减缓,但仍持续发生变形破坏,见观测曲线2。目前该巷道变形最严重处,由设计净宽4800mm缩小到2800mm,变形量高达2000m m,巷道其它各处皆遭不同程度的破坏,现仍处于变形过程中。
时间/month
1
2
3
4
5
6
0
50
100
150
200
变形量/mm
曲线1
曲线2
图1 巷道变形量曲线
根据对己二轨道下山破坏状态的深入调查和分析,认为其破坏原因主要表现在下列两个方面:
(1)围岩岩性差,承载能力低。由于巷道所处地层的岩性为泥岩,强度低,抵抗变形能力较差,且节理发育、结构面光滑,在巷道开掘过程中,易受爆破震动而发生断裂和垮落,加之地应力的作用,导致围岩在短时间内形成较大的松动圈,因此矿压显现严重。
(2)高地应力作用,加速了松动圈的扩展。由于埋深较大,作用于巷道的垂直应力和水平应力相应增大。在高地应力作用下,软岩产生塑性变形的速度加快,随高地应力长时间的持续作用,围岩松动圈将逐步扩大,若支护不及时或支护刚度不足,则不能有效地控制松动圈扩大的趋势,在松动圈范围进一步扩展的同时,将诱导地应力在开掘空间集中显现,反映为更大的压力使支护失稳,从而造成巷道破坏。
3 支护设计
支护方案
在巷道破坏原因分析基础上,经