大变形围岩巷道支护技术实践

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1、大变形围岩巷道支护技术实践【摘要】针对平凉新安煤业有限公司新安煤矿软岩高应力巷道和动压影响巷道变形量大，不能满足安全生产需要的实际状况，该矿制定了巷道的锚网梁索喷一格栅拱架的联合支护方案。采用该方案后，提高巷道的自身承载力，减小了巷道变形量，满足了安全生产需要，并获得了较好的技术经济效益。【关键词】巷道变形常规支护联合支护平凉新安煤业公司新安煤矿位于甘肃省平凉市崇信县新窑镇境内，海拔1250m,副井深750m。新安煤矿地压大，岩石软，巷道变形严重，尤其是底臓现象较为严重。由于巷道变形，巷道断面缩小，通风风速提高，轨道阴阳道，运输间距小，不能满足使用要求

2、，危机安全生产。新掘进的巷道在5〜10天内就有不同程度的变形，为保证工程质量和安全生产，该矿每月都需要对后路进行维修整治。巷道整修占用了大量劳动用工和正常的作业时间，降低了矿井的单进水平，浪费了大量的人力、物力、财力。由此可见，巷道的变形已严重制约了矿井的发展，控制巷道变形，提供较好的支护方案成了亟待解决的问题。1巷道变形原因分析根据对该矿已掘的集中皮带机道破坏情况的深入调查，并对已掌握的地质及技术资料进行分析，认定该巷道破坏因素有以下几个方面。1.1上覆岩层压力大原岩应力是巷道围岩变形破坏的根源。根据地质资料显示，集中皮带机道处于煤层向斜轴心，即巷道

3、所受地质构造应力较一般巷道大，这是巷道变形的原因之一。1.2受动压影响受工作面回采（或周围其它巷道的掘进）引起的强烈支承压力作用，使围岩应力值数倍于原岩应力，当支护结构承受不了该荷载作用时，必然产生变形，造成巷道支护结构的破坏。集中皮带机道同期施工的还有集中胶带机道等巷道，其它巷道的掘进对围岩应力的分布产生重要影响，这是巷道变形原因之二。1.3巷道的岩性巷道的自身承载力与岩性有关，集中皮带机道岩性为砂泥岩、泥岩，巷道施工中穿过1煤、5煤煤层。岩石遇水就发生膨胀，裸露状态下随时就发生掉落现象；由于底板也有水，底臓变形严重。岩性的不稳定，导致了巷道自身承载

4、力下降，制约了常规支护方式的支护效果，这是巷道变形原因之三。1.4巷道的布置位置按常理说，通过调整巷道的布置位置来抵消巷道所受的构造应力，改变巷道通过的岩层，满足支护要求及强度，但是由于该处特殊的地理位置（该处四面环山），工业广场的选择及主、副井位置的确定无选择性，在考虑运输功、矿井的优化开采等方面因素后，集中皮带机道的布置位置也无选择性，这是巷道变形原因之四。2常规支护方式及存在不足现阶段采用的常规支护方式主要有锚网喷所支护、普通的U型（工字）钢支架支护，通过分析，存在以下不足。（1）采用锚网喷索支护，虽然巷道顶帮支护强度得到提高，但由于巷道底板没有

5、支护，支护体是开放型的，不稳定，不能形成均衡的支护体系。底板没有支护，受到高应力作用后，底板首先底臓，根据''区域多米诺破坏效应”和"断口效应”，巷道局部破坏后，整体抗破坏能力大大降低,支护体就会迅速造成连续性大破坏。因此，单纯提高顶帮支护强度是不行的。（2）采用普通的U型（工字）钢支架支护，支护强度大大提高了，但支护体与围岩在强度、刚度和结构等方面存在不耦合、不匹配，支架刚度大大超过了围岩刚度，支架与围岩不能形成统一支护体，共同发挥支护效能，因此在高应力作用下，支护不能保持长期稳定。3锚网梁索喷一格栅拱架联合支护3.1联合支护理论采用联合支护方式，主

6、要是弥补常规支护的不足，以达到最大强度的支护效果。通过喷浆、打锚杆(含金属梁、金属网)、打锚索支护，弥补"U”(梯)型支架与围岩之间的不耦合、不匹配的不足，使围岩与支护体能形成统一支护体系，发挥“U”(梯)型支架的支护效能；通过加格栅拱架、喷浆、打锚杆支护，弥补了巷道底板的“断口”的不足，形成了均衡的支护体系，大大增强了整体的抗破坏能力。3.2联合支护的应用3.2.1施工工艺流程(1)对巷道断面扩刷，扩刷尺寸宽为2X(150+100+400+50)+4300=5700mm,高为(150+100+400+50)+3750=4450mm,其中4300为巷道

7、净宽，3750为巷道净高,150为预留变形量，100为初次锚喷网带厚度，400为钢筋混凝土衬砌厚度，50为二次锚注支护厚度。在条件允许时，采用全断面一次扩刷，及时进行支护；若巷道围岩条件不允许,或考虑到施工高度问题，可将整个扩刷断面分为上下两层，下分层预留高度约1200mm,并将上分层分为左右两个扩刷断面，左右断面分界线以巷道中心线偏右断面约100〜200mm为准。可利用上分层扩刷的歼石作垫层，以减少施工高度。(2)首先扩刷上左断面，扩至设计断面后喷浆封闭围岩，之后对上左断面采用螺纹钢锚杆、钢筋网、钢带进行初次支护(采用超前探梁作临时支护)。（3）然后

8、扩刷上右断面，扩至设计断面后喷浆封闭围岩，之后对上右断面采用螺纹钢锚杆、钢筋网、钢带进行初次支