亭南矿西翼轨道巷支护设计方案
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文章编号:2095-6835(2023)06-0078-04高应力软岩巷道底鼓治理技术研究邢立召,秦庆举,李永红,席明,年伏军(陕西金源招贤矿业有限公司,陕西宝鸡721500)摘要:底鼓是巷道破坏的常见现象,不仅会造成巷道底板的变形破坏,而且会引起巷道两帮及顶板的变形和失稳,进而使巷道整体变形破坏。
尤其在高应力软岩条件下,底鼓剧烈,导致巷道多次返修,现场调查表明,巷道顶底板移近量的2/3~3/4是由于巷道底鼓引起的,底鼓造成的巷道维修量占总维修量的50%左右,浪费了极大的财力物力。
根据招贤矿井大巷底鼓机理不同,采用工程类比法,制定相应治理方案,通过对治理后巷道围岩表面收敛变形进行监测,测量巷道顶底板相对移近、顶板下沉及底鼓量、两帮相对移近等数据,证明该技术在大巷底鼓治理中效果甚佳,有效地减少了因底鼓造成的巷道维修量,从根本上极大节约人力和财力。
关键词:高应力;软岩;底鼓机理;底鼓治理中图分类号:TD353.9文献标志码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2023.06.023底鼓是一个复杂的动力现象,与地应力、工程地质条件及施工技术等多种因素有关,因此底鼓一直是煤矿巷道支护的难题。
招贤矿大巷所处层位的岩石组分含有伊利石、蒙脱石及高岭石,为极易亲水性围岩,遇水膨胀或极易风化,巷道掘进成巷后北翼辅助运输大巷、带式输送机巷及副立井井底车场局部地段顶、帮浆皮开裂,底鼓严重,初期矿井采用卧底法治理底板,但仅满足短时巷道的底鼓控制,治理效果欠佳。
综上所述,需对巷道底鼓机理和治理技术进行研究。
1大巷底鼓机理分析1.1招贤矿大巷底鼓机理确定根据巷道底鼓形成的力学作用机理,巷道底鼓可以分为5种类型[1],即挤压变形性底鼓、挤压挠曲性底鼓、剪切性底鼓、遇液体膨胀性底鼓和复合型底鼓。
招贤矿业北翼大巷及北翼带式输送机大巷帮顶破坏、底鼓严重点均为变坡点前后,该处存在一条麦里沟向斜褶曲构造。
根据招贤矿大巷围岩变形破坏情况,招贤矿巷道底鼓类型为遇水膨胀型底鼓和挤压流动型底鼓2种形式的组合。
河南神火集团和成煤矿西翼总回风巷注浆支护安全技术措施工作面名称:西翼总回风巷施工单位:开拓队编制人:施工负责人:总工程师:冉松河批准日期:2013年 09月日执行日期:2013年09月日西翼总回风巷注浆支护安全技术措施审批意见西翼总回风巷注浆支护安全技术措施一、工程概况:根据西翼总回风巷及六联巷顶板岩性情况,我队需对其顶板压力大的巷道进行注浆支护,为保证支护期间的安全和施工质量,特编制本安全技术措施并严格贯彻执行。
二、支护方式及施工质量要求:(1)施工范围:西翼总回风巷迎头至总33点、六联巷;(2)注浆:顶板注浆孔布置:每个断面按巷道中戏线均匀布置3个孔,间距2.0米,排距4.0米,孔深2.5米,注浆孔与水平面夹角大于75度,孔径42mm,注浆管规格直径32mm×2500mm;水泥浆水灰比为1:1~0.8:1,视实际情况适当调整;注浆采用Pc32.5普通硅酸盐水泥,单液水泥注浆,不添加任何添加剂,随伴随用;打好孔后及时填入注浆管,注浆管外露70 mm(±10mm),注浆完成后,截掉外露部分;(3)、施工过程中如施工参数发生变化时,按工程科给定数据为准,不再另补充措施。
三、施工工艺:(一)喷浆作业:注浆前,对巷道与U型棚之间进行喷浆充填,保证U型棚承压能力满足要求;1、喷浆前在回风侧设置两道全断面水幕,两道水幕间隔不大于10m,调整好喷浆机风压,供风风压控制在0.4MPa,喷头供水水压控制在0.5 MPa。
2.喷前要用高压风水冲刷巷壁,将煤(岩)面和裂隙内的粉尘冲刷干净,以提高喷射砼的粘结力。
3.拌料:喷浆用料比例为: 灰:沙子:米石=1:2:2,速凝剂的掺合量为水泥的3—4%,水灰比为0.45。
混合料严格按照设计配合比,严禁将速剂倒在矿车内使用。
4、喷浆时喷头应垂直受喷面,喷头距受喷面不得大于1.5m,喷头呈圆形或椭圆形轨迹做螺旋式缓慢移动。
严格控制水灰比和风压及速凝剂的用量,尽可能减少回弹。
西翼轨道上山穿10煤天然焦安全支护工艺研究摘要:针对杨柳煤矿西翼轨道上山穿10煤天然焦存在的巷道顶板管理及支护的问题,采用锚网杆+架喷联合支护并辅以采用安全支护技术措施,有效保证了西翼轨道上山穿10煤天然焦的安全开展,保证了工作面的正常开展,具有良好的社会经济效益。
关键词:锚网杆+架喷联合支护;安全支护技术;穿层巷道;轨道上山一、工程概况杨柳煤矿西翼轨道上山原设计施工至G38点前117m,现已施工至G38点前94m。
西翼轨道上山揭开10煤天然焦至巷道顶板距天然焦底板法距5m,穿过天然焦后其施工方位及巷道坡度,支护形式及参数不变。
根据矿方地质部门提供的地质资料,预计自迎头向前施工36.8m后巷道底板将揭露10煤天然焦,为加强巷道过10煤天然焦施工期间的巷道顶板管理,为保证巷道掘进工作的安全高效开展,制定了安全施工工艺。
二、巷道安全支护工艺(1)巷道支护形式西翼轨道上山已施工至G38点前94m,预计巷道底板距10煤天然焦(厚度0.8~2.9m)顶板法距为15m。
巷道坡度15°下山,设计为直墙半圆拱型,净宽5000mm、净高4100mm,设计支护形式为锚网索喷支护,锚杆规格:φ22×2800mm等强树脂锚杆,间排距800×800mm;全断面挂网,钢筋网采用φ6.0mm圆钢焊接而成,网格尺寸为150×150mm;锚索规格:Ф17.8×L6300mm,间排距:1600×1600mm,按3-1-3方式布置;喷砼厚100mm,强度C20。
现火成岩区域内支护形式为锚网喷支护,锚杆规格:φ22×2800mm等强树脂锚杆,间排距1000×1000mm,其余支护参数不变。
(2)锚网杆+架喷支护支护管理1)锚网杆支护工艺a.锚杆布置方向应与巷道轮廓线(或煤、岩层主要层理面)垂直,锚杆角度≥750,锚杆为矩形布置,锚杆株排距800×800mm,允许误差±100mm,安装必须牢固,托盘紧贴岩面,锚杆杆体外露螺母长度10~40mm,锚固力≥80KN,螺母扭矩≥300N·m。
亭南煤矿一盘区建筑物下开采技术研究
亭南煤矿煤层开采深度大,地表为沟壑纵横的黄土残塬地貌,覆
岩中普遍赋存200m左右厚洛河组砂岩,同时地表覆盖有厚黄土层,地质采矿条件特殊。
井田范围内分布有大量村庄,造成村庄下压煤量大,严重影响矿井的正常开采接续,制约矿井的可持续发展,研究亭南煤矿开采地表移动变形规律具有重要意义。
本文以亭南煤矿一盘区为研究对象,在分析地质采矿条件的基础上,对一盘区西翼地表移动观测数据进行了研究,结果表明,洛河组砂岩对地表下沉起控制作用。
在极不充分开采条件下,地表移动变形非常小,下沉率只有0.05,不会对地表建筑设施造成损坏,可直接进行建筑物下压煤开采;当采动程度大于临界采动程度,地表下沉值明显增大,建筑物下条带开采宽度应控制在(1/5~1/4)H以内。
在分析一盘区西翼地表建筑物分布、结构、抗变形能力的基础上,结合多种建筑物下开采方法的应用条件以及东翼建筑物下压煤开采经验,确定采用条带法开采。
应用概率密度函数法确定条带开采宽度在80~120m范围内,条带煤柱宽度在90~130m 之间。
运用压力拱理论和A.H.Wilson理论,对条带煤柱稳定性进行计算,并结合FLAC3D软件进行了开采方案的计算模拟,确定了条带开采参数。
对条带开采方案进行了地表移动变形预计。
结果表明:保护建筑物区地表下沉很小,最大下沉量不超过350mm,水平变形在-1.0mm~1.2mm之间,最大倾斜变形在1.5mm/m以内,最大水平变形和倾斜变形都小于地表建筑物的设防标准。
设计的条带开采方案满足亭南煤矿现有生产技术条件,对亭南煤矿村庄下压煤开采具有一定的应用参考价
值,可为彬长矿区村庄下开采设计提供参考依据。
第一章编制依据和编制原则一、编制依据(一)国家现行法规、标准、规程1、矿建工程施工招标文件、设计蓝图,技术交底等。
2、《矿山井巷工程施工及验收规范》、《煤矿井巷工程质量检验评定标准》。
《煤炭工业建设工程质量技术资料管理规定》。
3、《煤矿安全规程》(2011年)。
4、中华人民共和国矿山安全法(安监管政法字「2002」52号)5、混凝土工程施工质量验收规范(GB502404-2002)6、混凝土质量控制标准(GB50164-92)7、锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086-2001)8、工程测量规范(GB50026-93)9、煤矿测量规程(2010年)(二)技术资料1、中煤科工集团XX设计院提供的设计图纸。
2、XX矿业有限公司XX矿项目部矿山井巷工程施工所具备的施工水平和技术装备水平等。
二、编制原则1、科学管理、以人为本的原则我们按照工程系统理论方法,编制项目施工计划,并以此为依据控制施工过程;以动态管理为基础,采用切实可行的施工技术措施;坚持“ 以人为本、认真组织、精心安排、优质快速、安全高效、文明施工”管理原则。
2、满足工程质量、进度要求的原则为满足甲方生产需求以及工程质量和工期的要求,以优质工程为目标,实施工程项目管理,对工程质量、工期、成本实施有效控制,进行全面质量管理。
3、充分利用先进生产设备,保证工程提前完成的原则为缩短工程工期,尽快使项目产生经济效益,我们将采取如下措施:(1)选用有实力施工队伍,聘请有经验技术人员,保证提升系统改造进度。
(2)精心组织,采取措施,与有关部门相互协调,促进工程建设顺利完成各节点目标。
(3)合理安排工期,科学组织,精心施工,确保掘进任务如期完成。
第二章工程概况及地质概况(一)建设条件本工程为XX矿业有限公司XX矿西翼放水巷施工工程。
该工程项目业主为XX矿业有限公司。
根据业主方提供的文件及图纸编制施工组织设计,本次设计主要包括西翼放水巷一级上山、二级上山、下部车场、中部车场、上部车场掘进等工程。
二采区轨道巷支护设计第一节、工作面位置及概况一、巷道位置待掘巷道地面相对位于本矿工业广场,地面标高平均+930m 左右,地表无建筑物、河流、水库等,巷道以东我矿三采区,以西是华强银源煤业有限公司,以北是我矿井田边界,以南是我矿一采区。
二、地质特征二采区轨道巷为开拓巷道,岩石段为K2灰岩,该巷道依次穿过K2灰岩、9#煤、9#煤底板砂质泥岩、最终见10#底板。
(二)、地质构造:根据工作面设计范围内煤层底板等高线变化趋势分析,该工作面地层整体呈一单斜构造,倾向西北向,倾角5°~10°,一般8°左右;此外预计该工作面在掘进期间无大的地质构造存在 ,在掘进至10#煤时顶板相对破碎,会给顶板支护管理带来一定的影响。
第二节、支护设计二采区轨道巷设计长度2000m ,该巷道分锚网喷段和10煤锚网+锚索+W 钢带支护段。
一、锚杆永久支护参数计算按悬吊理论计算锚杆参数:(1)、锚杆长度计算:据公式:21f 2B L L K L ++=式中:B — 巷道开掘宽度,取4.2m ;f — 岩石坚固性系数,4K — 安全系数,一般取K=2 ;L1 — 锚杆锚入稳定岩层的深度,一般按经验取 0.5 m ;L2 — 锚杆在巷道中的外露长度,一般取0.1m ;L = 锚杆长度,1.65 m ;2、锚杆株距、排距计算据公式:式中:Q — 锚杆设计锚固力 60KN/根;B — 巷道开掘宽度,取4.2 m ;f — 岩石坚固性系数,砂岩取 4;r — 被悬吊砂岩的重力密度,取 26.29KN/m3;K — 安全系数,取2 ;a = 锚杆株排距 1.473m ;通过以上计算,顶板选用直径18mm ,长度1800mm 的优质钢锚杆,右帮选用直径18mm ,长度2000mm 的优质钢锚杆锚杆,左帮选用直径18mm ,长度1800mm 的全螺纹式树脂锚杆,株排距均为800mm×800mm 能满足支护要求。
南翼集中轨道巷西段瓦斯排放安全技术措施根据矿生产衔接计划,南翼集中轨道巷东段与原有西段即将贯通,贯通前需对原有巷道启封密闭、恢复通风。
为了确保工作顺利进行,特制定此排放瓦斯安全技术措施。
一、基本情况1、南翼集中轨道巷西段情况南翼集中轨道巷西段为整合矿井前既有的已施工巷道,巷道长40m,断面8.5m2,南翼集中轨道巷西段,位于15#煤层,该巷道位于南翼集中运输巷北35米,并与南翼集中轨道巷、南翼回风巷走向基本平行。
南翼集中轨道巷西段密闭情况,巷口建有一道砖石结构密闭墙,墙厚0.3米。
2、南翼集中轨道西段巷内瓦斯情况预测排瓦斯过程使用两台11KW风机,双风机双电源,风机供风量200m³/min,风机安装在平硐联络巷与南翼集中轨道巷交汇点以南不小于10米地方,风机距地面高度大于300㎜。
预计瓦斯浓度不高于3%,瓦斯量约为102m3,预计排放时间1.5小时。
二、瓦斯排放路线及人员安排:1、成立瓦斯排放小组:组长:范裕良成员:通风管理部2人(干部1人、瓦检员1人)、安全管理部1人、温州井巷项目部9人(干部1人、站岗人员3人、启封密闭、风筒吊挂3人、电工、风机看护工1人),机电管理部1人。
2、排放瓦斯风流路线:平硐联络巷北段风机→风筒→工作面→回风流→总回风巷北段→总回风巷→回风立井→主扇扩散口→地面。
3、预计排放时间:2013年4月9日。
4、断电范围:排瓦斯风流途径线路总回风巷内所有电器设备。
三、前期准备工作1、排瓦斯前各项准备工作温州井巷项目部:负责①安装好排瓦斯所需风机、开关、风筒并完成电源接火、风机试运转工作(风机安装在平硐联络巷与南翼集中轨道巷交汇点以南不小于10米地方,风机距地面高度大于300㎜。
),风筒应接至密闭墙前;②提前准备好排瓦斯工具;③提前安排好排瓦斯当班站岗警戒、拆密闭墙、吊挂风筒、风机看护、电路检修所需人员。
④提前安排人员在南翼集中轨道大巷密闭墙前接好水管、压风管并接好1支风镐。
工程例会时间:2010年5月10日地点:项目部会议室内容:南翼二部轨道下山掘进施工讨论参加人员:李柏祥王立环周兴双毕克民李军汪贵林田新民高峰高文龙万海亭陈宝旭龙华群施工讨论主要内容记录如下:1、在施工中,严格按中心、腰线、坡度施工,工作面打眼、锚杆前要认真进行敲帮问顶。
2、对施工现场设施进行防护,杂物清净,爆破时通往爆破地点各路口必须设置警戒。
3、施工时,保证机电设备完好率和开机率,避免中断生产事故。
4、施工中安全设施、“一坡三档”安设符合要求。
5、严格按措施要求,做好“一通三防”工作。
6、严格按照“三项制度”施工,做好安全工作。
7、格按措施要求施工,保证巷道规格尺寸和施工质量符合设计要求。
8、施工中严格按照措施施工,提高掘进月单进进尺。
9、格执行质量标准化标准,标准化施工。
南翼二部轨道下山施工措施一、工程概况由于生产接续需要,秦源煤业公司生产技术部下达通知单,要求开拓一区施工南翼二部轨道下山。
1、第一阶段南翼轨道下山中部车场施工完后,南翼二部轨道下山按方位167°55′15″坡度16°下山施工南翼二部轨道下山,变坡点坐标为:X=3851114.296 Y=36410374.200 Z=286.50(底板高程)二部轨道下山净断面为净宽×净高=4.2×3.6m,墙高1.5m基础0.1m的半圆拱断面,在变坡点处巷道左帮有一信号硐室,长度3米,净断面为净宽×净高=3×3m。
二、施工方法掘进采用钻爆法施工,即7655型风钻打眼,人工配合装岩机全断面一次爆破的施工方法(见爆破图表)。
(一)施工工艺:采用先光爆初喷,后锚、网、锚索、注浆、喷砼的施工工艺。
主要施工工序为:打上部眼——出矸石——打下部眼——装药联线——光爆——敲帮问顶——临时支护——出矸——打护顶锚杆——初喷——打锚杆(挂网)——安装锚杆——锚杆螺母二次紧固——(打锚索)——复喷——养护。
110西翼皮带巷、轨道巷密闭设计与施工安全技术措施因110508工作面即将回收完毕,为确保采空区密闭工程质量与施工安全,现特制定110西翼皮带巷、轨道巷密闭设计与施工安全技术措施:一、施工时间及负责人:时间:2014年 8月 20 日— 8 月 30 日;负责人:安通科二、密闭位置选取:1、110皮带巷密闭外墙位置依照技术部西翼皮带回风巷设计要求,五部皮带头附近构建;2、110西翼进风巷密闭外墙距离六绞车轨道口处不得超过1.0米。
三、密闭施工要求:1、采空区防水密闭(1)密闭墙位置五米范围不得回收棚梁,密闭墙厚度不得小于750mm材料砖、沙子、水泥,施工时见帮见底,掏槽不得小于500mm,里、外墙上面,起到防水、防漏风效果。
2、采空区密闭密闭选用砖、水泥垒砌,双墙中间黄土夹层,双墙间距不得小于150mm:基座宽度不小于1000mm,掏槽深度见硬帮、硬底后不小于300mm,密闭墙厚度不小500mm,中间夹黄土层不少于150mm,水泥抹面;3、垒砌密闭期间环境要求:(1)硬幇硬底,周围支护条件必须安全;(2)密闭期间有关气体浓度符合规程要求,瓦斯浓度必须小于1.0%;(3)在密闭巷道时,必须对密闭施工地点,使用局部通风确保秘密施工安全;4、密闭顺序:两个密闭基座可同时垒砌;直至接顶前,需先密闭回风巷,后密闭进风巷。
四、施工安全措施:1. 施工前的准备工作(1)施工前,安通科必须做好材料的准备工作,并要做到所需工种人员配备齐全、分工合理,保障物料供给,提高工作效率,不能存在拖工现象。
(2)施工前,施工负责人必须对施工地点、规格、要求了解清楚,并掌握有关安全技术措施和施工要求,要做到安全施工。
2.密闭施工劳动纪律:(1)施工人员进入施工地点前,必须有安检员、瓦斯员和施工负责人共同对工作地点巷道顶板、有害气体、风量、工作地点的应急撤退路线等情况进行全面检查,确认安全后,方可进入作业地点。
(2)施工人员必须听从现场负责人统一指挥,不得随意、私自靠近110508采空区侧进行活动。
山西××××煤业有限责任公司西翼轨道上山开口施工安全技术措施工程名称:山西××××煤业西翼轨道巷施工单位:××建设工程公司××项目部编制人:××××编制日期:2013年4月26日××煤业西翼轨道上山开口施工安全技术措施审批人员名单(签字)(会审意见)项目部总工程师:安全经理:机电经理:施工队长:建设单位工程科:调度室:安监科:地测科;通风区:机电科:总工程师:监理单位监理工程师:××煤业西翼轨道上山开口施工安全技术措施根据××煤业、工程公司工作安排,要求我项目部施工西翼轨道上山,开口位置在轨回—联络巷F9#测点前70m右帮,右拐89°,以91°方位沿9#煤层顶板掘进。
截至2013年4月26日,轨回—联络巷已开拓46m,距西翼轨道上山开口位置24m。
根据煤炭工业太原设计研究院编制S1861—125G—01、02、03施工图,经建设单位、监理单位、施工单位共同研究决定:西翼轨道上山开口。
为确保施工安全特制定以下安全技术措施。
一、巷道断面及支护1、西翼轨道上山采用矩形断面,净宽4700mm,净高3000mm,掘宽4900mm,掘高3200mm。
顶部选用Ø22x2000mm螺纹钢锚杆,矩形布置,间排距2000x5000mm,每根锚杆各配一卷CK2360、K2360树脂锚固剂;两帮选用Ø16x1600mm圆钢锚杆,矩形布置,间排距900x1000mm,每根锚杆配一卷CK2360树脂锚固剂,金属网采用Ø6mm钢筋制作,网格100x100mm,金属网搭接长度不小于100mm,每150mm用双股14#铁丝拧紧,每扣不小于三圈,所有联网丝露头一律弯向顶帮,两帮喷射混凝土100mm。
大排距支护技术在西翼扩区轨道巷的应用摘要:结合潞宁煤业公司井下实际,首次开展了扩大在掘工作面支护排距的实验研究,在确保巷道的安全可靠的前提下,提高了掘进速率,取得了较好的经济效益和社会效益。
关键词:大排距支护锚杆(索)巷道支护矿压监测顶板窥视潞宁矿的前身是原国营陈半沟煤矿。
原有煤矿生产能力为21万吨,在此基础上经过技术改造,目前潞宁矿的生产规模已经达到210万吨。
其矿井作业面主要集中在侏罗2#和3#煤层,煤层所在地质条件稳定,适合机械化开采。
随着机械化程度的进一步提高,采区间的衔接变得越来越重要。
扩大锚网支护巷道支护排距的新举措,是在公司开展提高快速掘进效率活动的上提出来的,在保证安全的前提下,对提高快速掘进效率,降低巷道支护费用方面都具有重要意义。
1 西翼扩区轨道运输大巷的位置及地质情况位于22106运巷与西翼扩区皮带运输大巷之间,与22106运巷相距58m,与西翼扩区皮带运输大巷相距30m,东北依次为矿井轨道下山、皮带下山、总回风下山巷道,西北、东南为22106、22112综采工作面。
施工巷道2﹟煤层总体为单斜构造,走向n48°,倾向南东,倾角为138°左右,倾角为13°左右,地质结构简单,断层不发育,顶板局部地质发育受古河流冲刷构造,形成褶曲,使煤层厚度变薄,底板连续,顶板有起伏。
巷道位置位于2#煤层底板,宽5m,高3.7m,设计断面为矩形。
2 支护方案巷道采用锚杆、锚网、钢筋梁、锚索和喷射混凝土联合支护。
巷道的支护排距最初为1000mm,经参数变更后,支护排距变为1200mm。
2.1 顶板支护锚杆杆体为φ22mm高强度左旋无纵筋螺纹钢,长为2400mm,杆尾螺纹m24,采用高强度加长螺母作为配套螺帽。
采用树脂加长锚固方式,上下分别是一支k2335型锚固剂和一支z2360型锚固剂。
钢筋托梁用φ14mm的钢筋焊接而成,宽80mm,长4800mm。
金属托板采用具有较高强度的拱型钢拖板,其尺寸为120mm×130mm×12mm。
邢台矿西翼三轨道绞车房改造
田浚
【期刊名称】《河北煤炭》
【年(卷),期】2009(000)002
【摘要】文章对邢台矿-210m水平西翼三轨道绞车房改造过程进行了阐述.【总页数】2页(P34,36)
【作者】田浚
【作者单位】冀中能源,金牛股份公司邢台矿,河北,邢台,054026
【正文语种】中文
【中图分类】TD264
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井巷工程支护课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解井巷工程的基本概念,掌握井巷支护的原理及分类;2. 掌握井巷支护结构的设计方法,能运用相关公式进行简单计算;3. 了解井巷工程中常见的支护问题及处理方法。
技能目标:1. 能够运用所学知识,针对具体井巷工程案例,选择合适的支护方式;2. 能够运用相关软件或工具,完成井巷支护结构的设计及计算;3. 能够通过实际操作,掌握井巷支护施工的基本技能。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对井巷工程的兴趣,激发其探究精神;2. 增强学生的安全意识,使其认识到井巷支护在矿井安全中的重要性;3. 培养学生的团队合作精神,提高沟通与协作能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求:1. 课程性质:本课程为工程专业课程,具有较强的实践性,要求学生将理论知识与实际工程相结合。
2. 学生特点:学生为工程专业高年级本科生,具备一定的专业基础知识和实践能力。
3. 教学要求:结合实际案例,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力和创新能力。
二、教学内容1. 井巷工程概述:矿井概述、井巷工程分类及特点;2. 井巷支护原理:井巷围岩性质、支护原理及分类;3. 井巷支护设计:支护材料选择、结构设计方法、计算公式;4. 井巷支护施工:施工工艺、施工设备、施工组织与管理;5. 井巷支护问题及处理:常见问题分析、处理方法及预防措施;6. 井巷支护案例分析:典型工程案例解析、支护方案设计及评价。
教学大纲安排:第一周:井巷工程概述及支护原理;第二周:井巷支护设计方法及计算;第三周:井巷支护施工技术及组织管理;第四周:井巷支护问题及处理方法;第五周:井巷支护案例分析及讨论。
教学内容关联教材:1. 《井巷工程》第一章至第四章;2. 《井巷支护技术》第一章、第三章、第五章;3. 《矿井施工技术》第二章、第五章。
教学内容注重理论与实践相结合,通过案例分析、讨论等形式,使学生掌握井巷支护的基本知识,提高解决实际问题的能力。
巷道布置及支护说明第一节巷道布置井底煤仓皮带联络巷沿5#煤层顶板掘进358米再以80上掘37米进入岩层完后掘建10米平台与井底煤仓贯通。
石门付巷南端改造巷沿5#煤层顶板掘进22米,再以80下掘91米与已维护好的石门付巷段贯通。
第二节支护设计一、巷道断面井底煤仓皮带联络巷设计开口向里358米煤巷,矩形巷道锚网梁索喷支护,掘进毛断面12.16㎡、净断面10.8㎡;再37米煤、半煤岩、岩巷,拱形巷道锚网索喷支护,掘进毛断面12.13㎡、净断面10.85㎡;再10米岩巷,拱形巷道锚网索喷支护,掘进毛断面22.44㎡、净断面20.67㎡。
(附巷道支护图)二、永久支护1、矩形巷道锚网梁索联合支护(1)锚梁采用‘M’钢带,规格长×宽=3800×120mm,锚梁排距800mm,锚杆间距800mm,每根锚梁打5根锚杆,靠帮锚杆距帮300mm,锚杆用φ20×L2200mm树脂锚杆。
锚杆托板用规格长×宽=150×120mm的‘M’钢托板,螺帽与托板间加橡胶圈,紧固锚杆必须使用锚杆机上。
(2)顶部网采用直径6㎜的冷拔丝制做的经纬网,网的规格为长×宽=3800×1000㎜,网孔为长×宽=70×70㎜,相临两张网要用12#铁丝双股扭接,逢孔必连。
(3)每1.6m在两锚梁顶中部打两根(或3根)锚索,锚索长度不小于6000mm,锚固力不小于8吨,锚索外露为150~200mm,托板采用长×宽=120×120mm钢托板配合长×宽=400×300mm的槽钢,槽钢托板方向与巷道走向相垂直,紧固锚索必须使用紧锚器紧固。
局部巷道根据顶板情况适当加密锚索,保障支护的有效性。
(4)帮部采用锚网支护,锚杆采用水泥锚杆,水泥锚杆长度不小于1600mm,锚杆间距为800mm,排距为800mm,锚杆最上一排距顶300mm、最下一排距底板500mm,每排4根锚杆,水泥锚杆锚固力不小于4吨。
国家重点基础研究计划973项目现场科学试验工程亭南煤矿软岩治理关键技术及应用研究西翼轨道大巷(试验段)底臌治理支护设计方案国家重点基础研究计划973项目课题组淄博矿业有限责任公司 亭南煤矿中国矿业大学(北京)岩土工程研究中心二〇〇八年十二月项目负责人淄博矿业集团:中国矿业大学(北京):马厚亮董事长、教授级高工何满潮院长、教授、博导技术负责人淄博矿业集团:中国矿业大学(北京):张文副总经理、高工孙晓明副教授、博士亭南煤业公司:赵庆民总工、高工项目主要研究人员淄博矿业集团研究人员:中国矿业大学(北京)研究人员:张文副总经理、高工何满潮院长教授博导赵庆民总工、高工孙晓明所长副教授博士吕强副总工、高工郭志飚博士后高汇斋工程师张浩高工陈方明副科长李国峰博士后杜林技术员张国锋博士研究生王炯博士研究生贾云东硕士研究生王福强硕士研究生目录前言 (1)第一部分支护设计图纸 (2)一.东翼轨道大巷断面支护设计图 (3)二.钢筋网加工图 (4)三.联网器加工图 (5)四.锚杆(索)托盘加工图 (6)第二部分支护设计方案 (7)一.支护设计 (8)二.支护设计参数表 (8)第三部分施工过程设计 (9)一.施工过程设计 (10)二.施工工艺要求 (11)三.注意事项 (12)四.973项目科研组织管理原则 (13)第四部分支护监测设计方案 (14)一.支护监测目的及内容 (15)二.巷道围岩表面位移观测 (16)三.锚杆受力监测 (16)四.监测仪器及数量 (18)五.数据处理及日常监测记录表 (18)前言亭南矿井位于彬长矿区中部,紧靠312国道,交通便利。
初步设计井田面积33.82km2,主采侏罗系8号煤层,煤层平均厚度8.29m,地质储量39883万吨,可采储量18429万吨,煤质为中灰、特低硫、低磷、中高发热量的优质烟煤,属不粘煤31号,煤层倾角2-7度。
煤层有自燃发火倾向,煤尘有爆炸危险性,矿井初步设计按高瓦斯矿井,水文地质条件为中等类型,预计正常涌水量360 m3/h,最大涌水量560 m3/h。
矿井设计采用一对立井单水平开拓全井田,井口标高+856.3m,井底车场水平为+455m,沿煤层走向布置三条大巷,全井田划分为四个盘区;采用单一倾斜长壁采煤法以综采放顶煤为主的采煤工艺,现回采工作面长度120m,推进长度850m。
亭南矿区的煤系地层属中生界侏罗系地层,埋深在460~550m之间,成岩相对较差,含膨胀性矿物,该区侏罗系的地层中,泥质岩石的强度为16MPa,而煤层强度为36MPa,泥质岩石的强度低于煤层强度是本区岩石力学强度的一个显著特点。
底板铝质泥岩暴露后发生底臌。
底板岩石暴露以后,和空气中的水分子发生作用,容易风化、软化、裂隙化,强度随着暴露的时间而降低。
一盘区东翼轨道巷、西翼轨道巷、西翼胶带巷、西翼回风巷等巷道,均出现了严重底臌问题,屡次返修都不能很好的治理巷道底臌,给支护与开采带来了很大的困难,严重影响全矿的正常运输和安全生产。
针对亭南矿区软岩工程的岩石强度低、易底臌等特点,本项目将研究适合亭南矿区的软岩支护理论、设计方法与配套技术,为高产高效提供技术保障,实现亭南煤矿全面、协调、可持续的发展,结合国家科技部重大研究计划973项目“深部煤炭资源赋存规律及安全开发基础研究”批准立项的机遇,选定亭南矿区典型软岩工程作为国家科技部重大研究计划973项目现场示范工程,本次试验工程以亭南煤矿西翼轨道大巷为研究对象,针对研究区域的工程地质条件,课题组进行了巷道变形破坏机理、物化成分和微观结构等方面的系统研究,提出了东翼轨道巷的底臌治理支护设计方案。
第一部分支护设计图纸◆西翼轨道大巷(试验段)支护设计图◆钢筋网加工图◆钢筋网联网器设计图◆锚杆托盘加工图3456第二部分支护设计方案◆支护设计方案◆支护设计参数表一、支护设计1.支护形式亭南矿西翼轨道大巷(试验段)底臌治理采用:反底拱+底角锚杆耦合支护形式。
2.设计巷道尺寸设计断面形状为直墙半圆拱形,具体断面尺寸见设计图纸。
3.支护材料及参数①底角锚杆:采用Φ43mm管缝式锚杆,长度2000mm,每侧两根,排距为800×500mm,内插Φ20mm长度1800mm螺纹钢锚杆,并注水泥浆。
②金属网:采用Φ6.5mm钢筋焊接而成,网格尺寸100×100mm,网边缘用钩扣联结。
③干石灰粉:采用普通干石灰粉。
④混凝土:浇筑混凝土强度等级为C30,水泥采用425#普通硅酸盐水泥,内掺防水剂。
二、支护设计参数表支护设计具体参数详见表1。
注:1. 表中尺寸以毫米为单位;2. 要确保施工过程中支护参数与设计参数一致。
若遇特殊情况需要局部修改,具体支护参数须经设计小组讨论后方可实施。
第三部分施工过程设计◆施工过程设计◆主要施工工艺要求◆注意事项◆973项目科研组织管理原则一、施工过程设计西翼轨道大巷(试验段)现场施工采用“短挖短修”方式进行返修,每段挖底长度为5m,可根据现场具体情况调整长度,最长不超过8m,具体施工过程为:挖底→及时铺干石灰→补打帮锚杆→挂帮网→打底角锚杆→挂底网→铺200mm混凝土,中间加钢筋网→铺炉灰渣→矿压监测→铺设底板混凝土实施永久支护。
施工过程中,部分步序可根据现场施工条件采用平行作业方式,以加快施工进度。
具体施工顺序如下:第一步、按设计反底拱毛断面挖底按设计反底拱毛断面尺寸挖底成圆拱形,挖底后周边成形基本平整、圆顺,符合设计轮廓要求,一次挖底长度为5m,根据各步施工进度可做相应调整,最长不超8米。
落底后巷道如出现内积水时,必须立即将水排出,将潮湿的碴石清除。
第二步、铺干石灰粉为防止巷道底板铝质泥岩遇水膨胀,挖底后及时铺设干石灰粉并压实。
第三步、补打帮部锚杆一次挖底并铺石灰完成后,在帮部按设计尺寸两侧各补打一根锚杆,锚杆与水平夹角为15度,预紧力不小于8t。
第四步、挂网帮部锚杆打完后紧贴拱形底面铺ø6.5mm焊接钢筋网,网片搭接长度为100mm,网片一端紧贴帮部,另一端与底拱钢筋网联接。
两帮部网边缘用帮部锚杆托盘压实,以形成封闭整体。
第五步、打底角锚杆、挂底网挂网结束后,按设计间排距打45°管缝式底角锚杆,内插ø20螺纹钢锚杆,保证钢筋网压实。
第六步、浇筑钢筋混凝土反底拱施工30~50m后,按设计要求浇筑200mm钢筋混凝土反底拱,混凝土中间铺设一层ø6.5焊接钢筋网充当拉筋,网两端分别固定在帮部补打锚杆部位,用锚杆托盘压实。
混凝土强度为C30,按重量配合比为水泥:砂:石子=1:2.15:4.0,水灰比0.62。
混凝土拌料为普通425#硅酸盐水泥、中粗河砂、粒径20~40mm的碎石。
混凝土中加入混凝土防水剂,加入量为水泥用量的8%。
巷道浇筑混凝土反底拱的同时将水沟一并砌出,水沟尺寸见设计图纸。
第七步、底板充填待混凝土反底拱达到设计强度后,在巷道中间圆弧断面内铺炉碴灰(或粒径20~50mm的鹅卵石)充填至距设计巷道底板292mm位置,人工找平压实。
第八步、矿压监测、浇注底板混凝土在已浇注反底拱及帮脚部每10m布设矿压监测点,进行表面位移监测,根据矿压监测结果确定浇筑底板100mm混凝土时间。
第九步、复喷及铺轨铺底混凝土达到行人强度后,即可由里向外喷射60mm混凝土以封闭覆盖帮部补打锚杆及钢筋网,使巷道成型光滑。
复喷完成后按设计铺设正式轨道,铺轨后对铁路轨枕头至巷帮的巷道底板用混凝土进行浇筑硬化处理,硬化的巷道底板与轨枕头之间留有100mm的间隙,硬化后的巷道底板必须满足设计高度要求,混凝土强度与水沟及铺底相同。
第九步、位移监测按“支护监测设计”要求在底板布设巷道变形监测断面,进行变形监测。
二、施工工艺要求(1)挖底巷道进行挖底时,按照由里向外的顺序依次分段进行施工。
每一段施工时,先将巷道按挖底要求的毛断面进行落底,落底工作使用耙装机装岩石,各别硬底处采用风镐落底。
落底后周边成形基本平整、圆顺,符合设计轮廓要求,落底后再按巷道设计底板高度进行铺底,该段处理完后再进行下一段的施工。
(2)补打帮部锚杆一段挖底结束后,在巷道帮部两侧各打一排锚杆,锚杆与水平夹角为15°倾斜向下,安装时先不对锚杆施加预紧力。
(3)铺网帮部锚杆安装完成后,紧贴拱形底面铺一层ø6.5焊接钢筋网,网片两端紧贴帮部并高出底板标高不小于300mm,网片搭接长度为100mm,两帮部网片边缘用帮部锚杆托盘压实,以形成封闭整体,此时对锚杆施加6~8t预紧力。
(4)安装底角锚杆管缝式锚杆的安装具体步骤为:①测量锚孔深度,要求不小于杆体总长度。
②用压缩空气或扫孔器清净锚杆眼内岩渣和积水。
③先给管缝式锚杆杆体套入金属托板,然后将杆体锥端插入锚杆孔,将杆体插入孔中,直到杆体圆环钢筋将托板紧固于反底拱钢筋网上,为增加管缝式锚杆强度,在中间插入ø20螺纹钢锚杆。
(5)铺干石灰粉挖底完成后,均匀铺一层50mm干石灰粉并压实,这样既封闭底板,使底板与空气中的水分隔绝,又能保持巷道底板干燥,防止揭露铝质泥岩后发生底臌。
(6)浇筑钢筋混凝土反底拱浇筑混凝土反底拱时要均匀,先浇筑100mm,然后在上面按照反底拱形状铺一层钢筋网,最后再浇筑100mm混凝土,钢筋混凝土两端尽量延伸进两帮岩层,巷道铺底的同时将水沟一并砌出。
(7)铺底在巷道中间圆弧断面内铺炉碴灰(或粒径20-50mm的鹅卵石)充填至距设计巷道底板292mm以下,人工找平并压实,然后根据矿压监测结果浇筑混凝土至设计厚度。
(8)复喷喷射顺序为:从墙基开始自下而上进行,喷枪头与受喷面应尽量保持垂直,喷枪头与受喷面的垂直距离为0.8~1.0m。
喷射时,喷浆机的供风压力在0.4MPa,水压应比风压高0.1MPa左右,加水量凭射手的经验加以控制,水灰比在0.4~0.5之间。
喷射过程中应根据出料量的变化,及时调整给水量,保证水灰比准确,要使喷射的湿混凝土无干斑,无流淌,粘着力强,回弹料少。
三、注意事项(1)巷道施工过程中严格按设计要求执行,确保施工质量到位;(2)要坚持经常性的测点观测和日常支护质量查,观测数据及时向课题组汇报,以便进行反馈设计;(3)在挖底作业时,如遇底板聚水过多时,应立即停止作业并及时采取抽水、防水措施,并向有关部门汇报情况,经主管领导同意后方可继续作业。
四、973项目科研组织管理原则为保证项目的顺利进行和设计的有效实施,加快施工进度,提高工作效率,在项目研究和设计方案现场实施的整个过程中,务必要坚持“三固定、两坚持、两提高、三到位”的科研组织管理原则,即:三固定:固定领导成员、固定技术人员、固定施工人员。
两坚持、两提高:坚持经常性的总结,提高施工及监测质量;坚持经常性的培训,提高技术人员水平和工人素质。
三到位:设计到位、技术到位、质量到位。