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錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在加固動(dòng)壓巷道中應(yīng)用
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錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在加固動(dòng)壓巷道中應(yīng)用半羅山煤礦四、五采區(qū)運(yùn)輸大巷,受206采區(qū)+220區(qū)段采面采動(dòng)動(dòng)壓影響發(fā)生嚴(yán)重變形,曾多次進(jìn)行擴(kuò)刷,并采用U29型鋼棚支護(hù),但仍無法阻止巷道嚴(yán)重變形,給安全生產(chǎn)帶來一定的影響。最后決定采用錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行加固,取得了較好效果。
一、動(dòng)壓巷道破壞機(jī)理
動(dòng)壓或動(dòng)壓力指由于礦山開采活動(dòng)所形成的各種集中壓力,包括回采工作面超前集中壓力、頂板垮落集中壓力,一側(cè)采空的單側(cè)煤柱壓力,兩側(cè)采空的雙側(cè)集中壓力,以及其它疊加壓力。動(dòng)壓巷道泛指經(jīng)受采動(dòng)影響的井下巷道,其特點(diǎn)表現(xiàn)為:巷道所處的礦山壓力穩(wěn)定狀態(tài)受到采動(dòng)影響,打破了圍巖原有穩(wěn)定性,導(dǎo)致圍巖應(yīng)力再次或多次重新分布,原有的靜壓狀態(tài)下的穩(wěn)定平衡被打破,圍巖發(fā)生顯著變形、位移和壓力增大,需要經(jīng)過應(yīng)力重新分布達(dá)到新的平衡后,巷道圍巖才能重新穩(wěn)定下來。如果巷道的支護(hù)不能適應(yīng)采動(dòng)影響帶來的應(yīng)力變化,或者沒及時(shí)采取相應(yīng)的加固補(bǔ)救措施,則巷道將受到不同程度的破壞,或斷面變形,或圍巖松動(dòng)失穩(wěn),甚至片幫、冒頂,嚴(yán)重影響巷道的正常安全使用。
二、錨網(wǎng)噴支護(hù)機(jī)理
錨噴網(wǎng)支護(hù)既能充分發(fā)揮錨桿作用,又充分發(fā)揮噴射混凝土的作用。同時(shí)網(wǎng)使圍巖表面破碎圈完整化,使噴層平整均勻,增加抗彎、抗剪能力,并具有較高柔性和較大的允許變形量。
錨噴網(wǎng)支護(hù)突破了傳統(tǒng)舊的支護(hù)形式和支護(hù)理論,不是消極地支護(hù)已松動(dòng)的圍巖,而是主動(dòng)地保持圍巖的完整性、穩(wěn)定性,控制圍巖變形、位移及裂隙發(fā)展,充分發(fā)揮圍巖自身的支承作用。即以護(hù)為主,以支為輔,是加固松動(dòng)圈而不是支護(hù)松動(dòng)圈的一種較為合理且適用斷層破碎帶不穩(wěn)定巖石的一種支護(hù)形式。
1錨桿作用
通過錨桿的擠壓加固作用,在圍巖中形成一定厚度,均勻地連接壓縮帶,即擠壓加固作用,它不僅能保持自身穩(wěn)定,即錨桿-圍巖共承載組合拱,而且能夠承受地壓,阻止上部圍巖的松動(dòng)和變形。
2噴射混凝土作用
?。?)及時(shí)封閉圍巖,加固阻止風(fēng)化作用,提高圍巖強(qiáng)度,同時(shí)防止因水和風(fēng)化作用造成圍巖破壞與剝落。
(2)改善圍應(yīng)力狀態(tài),提高強(qiáng)度,充填張開的節(jié)理、裂隙,固結(jié)圍巖,起到加固作用。
?。?)起到柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)作用,噴射混凝土和圍巖緊密地粘結(jié)在一起,在厚度不太大時(shí),具有柔性,能隨圍巖一起位移,并在位移過程中產(chǎn)生支護(hù)反力。
?。?)可以使噴層與巖石的粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度足以抵抗圍巖的局部破壞,防止個(gè)別危巖活動(dòng)、滑移或墜落。
?。?)形成組合拱作用,噴射混凝土把破壞的巖塊聯(lián)成整體,形成承載結(jié)構(gòu),從而隔絕深部圍巖進(jìn)一步變形,使其達(dá)到三向應(yīng)力狀態(tài)。
3金屬網(wǎng)
(1)鋪設(shè)金屬網(wǎng)相應(yīng)增大錨桿托板的面,從而改變了原來的巷道壁的點(diǎn)錨固,為全面積錨固擠壓。在錨桿長度相同,密度相同的情況下,增大擠壓加固拱的厚度,提高巷道抵抗破壞的能力。
?。?)提高了噴層抗剪、抗拉的能力,增強(qiáng)了噴層的支護(hù)強(qiáng)度。
?。?)通過錨桿和金屬網(wǎng),把噴層與巷壁牢固地結(jié)合一起,使得噴層與圍巖之間不易離層、脫落。
3支護(hù)參數(shù)的選擇
1錨桿長度:
L=N(1.1+B/10)=1.2×(1.1+3.2/10)=1.7m
錨桿間距:D≤0.5L=0.5×1.7=0.85m
式中B-巷道跨度,3.2m
N-圍巖穩(wěn)定性影響系數(shù),Ⅴ類圍巖取系數(shù)1.2。
根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,錨桿規(guī)格:φ16×2000mm的高強(qiáng)螺紋錨桿,每排10根,排距900mm,間距850mm、1000mm不等,錨固劑樹脂藥卷規(guī)格:φ25×49mm,每眼用1卷,托板規(guī)格:直徑160mm、厚10mm圓形托板,采用φ32mm的鉆頭打眼施工。
2金屬網(wǎng)的選擇條件
?。?)網(wǎng)筋必須滿足強(qiáng)度和剛度的要求,具有一定抗剪、抗彎能力。
(2)人力能使金屬網(wǎng)隨巷道拱彎曲,經(jīng)錨桿錨固后能緊貼巷壁。
?。?)網(wǎng)眼不能過小,以免噴碹時(shí)網(wǎng)后出現(xiàn)空洞,影響碹體強(qiáng)度。
?。?)網(wǎng)片大小合適,施工中使用方面,易于操作,故選用金屬網(wǎng)片規(guī)格:1.5×1.2m,網(wǎng)眼規(guī)格:80×80mm,鋼筋直徑4mm。網(wǎng)鋪設(shè)要平直,緊貼巖壁。金屬網(wǎng)為保證搭接,盤條網(wǎng)相鄰兩邊作鉤,用于鉤掛連接,再用φ10鐵絲加固連接,最后用托板壓緊金屬網(wǎng)。
4噴射混凝土
?。?)噴射混凝土厚度選擇。噴層過薄影響支護(hù)強(qiáng)度,過厚影響其柔性,使脆性增加,易于圍巖離層,而使圍巖形成的承載結(jié)構(gòu)不能保持。根據(jù)巷道服務(wù)年限、跨度、圍巖穩(wěn)定性和該礦實(shí)際經(jīng)驗(yàn),確定噴射混凝土厚度為100mm。分二次噴射混凝土,初噴厚度40mm,復(fù)噴達(dá)到100mm厚度。
?。?)噴射混凝土材料要求。選用42.5強(qiáng)度等級(jí)的普通硅酸鹽水泥,采用粒徑為0.3mm~3mm的中砂,石子直徑不大于25mm,水泥:砂子:石子=1:2.5:1.5。
(3)噴射混凝土參數(shù)。選用旋轉(zhuǎn)式ZHP-2型混凝土噴漿機(jī),工作壓力0.12MPa~0.18MPa,噴口到噴面距離1m~1.5m,輸料管長20m,速凝劑控制在3%~5%范圍內(nèi),噴兩墻時(shí)取小值,噴拱頂時(shí)應(yīng)取大值,并做到潮拌料,噴前巖壁灑水,降低回彈、粉塵,保證混凝土的強(qiáng)度。
四、錨桿施工
從巷道中頂部位按要求向兩側(cè)施工,要求安裝錨桿與打錨桿眼交叉進(jìn)行,每眼錨桿安裝到位后,及時(shí)用人工加扭,確保每根錨桿扭矩不小于200kN,錨桿錨固力不小于5t。掛網(wǎng)從兩幫開始,先打臨時(shí)支護(hù),接著拆撤原有的金屬棚腿。
五、結(jié)束論
該巷道采用錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行加固,使用兩年來,巷道完整良好,沒有變形、碹體脫落、片幫現(xiàn)象。實(shí)踐證明,動(dòng)壓破碎帶中采用錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)是可行的。它與U形鋼棚、砌碹相比,優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡單施工方便,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,施工安全,在使用過程中不用再進(jìn)行維護(hù)。它是一種主動(dòng)支護(hù),是“抗”與“讓”相結(jié)合的柔性支護(hù)。
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