主要巷道支护技术研究措施
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巷道联合支护技术研究与应用
随着城市化的不断推进和城市规划的不断完善,地下空间的利用越来越多。
如今,巷道已成为城市地下空间的重要组成部分,不仅可以为城市交通提供便利,还可以作为各种管线的通道和城市基础设施的重要部分。
然而,巷道的建设和运营面临着很多的挑战。
其中一个重要挑战就是地质条件的不断变化,如地下水位变化和地质构造偏差等,这些因素会对巷道运营安全造成严重影响,甚至导致严重事故的发生。
因此,巷道联合支护技术应运而生,成为保障巷道运营安全的重要手段。
巷道联合支护技术是一种通过结合多种支护措施,以提高巷道稳定性和承载能力的技术。
这些支护措施包括钢拱支护、粒料注浆、钢筋网支护和喷锚等。
这些支护措施可以根据实际巷道情况进行综合运用,以提高巷道的稳定性和承载能力。
除此之外,巷道联合支护技术还需要结合一系列工程监测手段,如地质勘探、测量技术和传感器等,以及及时的巷道维护保养措施,以确保巷道的稳定性和安全性。
通过这些综合措施,可以有效地保障巷道的运营安全,有效地避免了因地质因素导致的巷道事故。
总之,巷道联合支护技术是一种综合性的支护技术,通过多种支护措施的综合运用,可以有效地提高巷道的稳定性和承载能力。
同时,巷道联合支护技术还需要结合一系列监测和维护措施,以确保巷道的运营安全。
在未来的城市建设中,巷道联合支护技术将发挥越来越重要的作用,为建设安全、便捷和可持续的城市提供有力保障。
巷道支护维修安全技术措施一、概况二号立井顺槽巷道原有锚网支护由于受巷道压力影响,出现局部网兜、托盘变形、锚杆失效,个别地段未全断面锚网支护,不能够达到安全生产的要求,需及时进行全面维护。
为了在维修时安全、有序、快速的完成施工,特编制维修安全技术措施。
二、维修方法1、局部网兜采用、托盘变形采用、锚杆失效采用,个别地段未全断面锚网支护地段,都采用补网加固锚杆支护。
2、维护巷道刷帮,补打锚杆采用五花眼布置,并且单排补网,锚杆长度为6.6米,锚杆的外露部分控制在30~50mm,紧固起锚杆压紧托盘,锚杆拉力控制在24KN。
23.锚索补充支护维修巷道的周帮采用Ф16㎜×L2000㎜等强度圆钢锚杆补充支护,并每隔3米在巷道顶板正中打一根锚索加强支护。
锚索采用低松弛、高强度Φ15.24的6股左旋钢绞线,长度6.3m,每孔用Z2335的树脂药卷5根;锚索外露长度为150~200mm,外露端加工支护;安装完后进行涨拉,紧固起锚具压紧托。
锚索设计锚固力大于200KN。
锚索张拉预紧力控制在80~100KN。
安全技术措施1、巷道维修必须坚持由外向里、先顶后帮的原则,逐步推进。
严禁多点同时作业。
2、现场施工人员进入现场后,严格执行先检查后工作制度,对所施工的巷道顶帮和巷道支护情况进行认真检查,发现问题必须及时处理。
不能处理的,必须立即汇报调度室和跟班领导,整改到位,措施到位,方可组织施工,严禁盲干,杜绝违章指挥。
3、施工前,保护好巷道内的电缆、电气设备、风水管路等设施,防止人为损坏。
4、在转载机或皮带机机道工作时,必须闭锁转载机或皮带机停电。
5、维修巷道时,应加强支护,必须先采取临时支护措施,先支后修,防止冒顶伤人或堵人。
作业期间,严禁人员进入施工地点以东巷道。
非施工操作人员不得在作业地点下方逗留。
6、维修巷道时,应将巷道内的积水、淤泥、浮煤、矸、木材等杂物清理干净,备用支护材料码放整齐,保持巷道畅通。
7、在施工过程中,发现锚杆断裂、失效、超长的要及时进行补打。
巷道锚杆支护安全技术措施1. 引言巷道锚杆支护是一种在煤矿、隧道等地下工程中常见的地质灾害防治措施。
其作用是通过固定锚杆和钢筋混凝土喷射材料,增强岩体的稳定性,防止岩体塌方和滑动。
为了确保巷道锚杆支护的施工和使用过程中的安全,需要采取一系列的技术措施。
2. 锚杆的选择和设计2.1 锚杆材料的选择在巷道锚杆支护中,一般采用的锚杆材料有钢、预应力钢筋等。
钢材具有高强度和良好的延展性,能够满足锚杆在各种条件下的要求。
2.2 锚杆设计原则锚杆的设计需要满足以下原则:•承载能力满足工程要求;•确保锚杆与岩体之间有足够的摩擦力;•锚杆布置合理,保证整体支护的稳定性。
3. 锚杆支护的施工技术3.1 锚杆孔的钻探在巷道锚杆支护的施工过程中,首先需要进行锚杆孔的钻探,以便安装锚杆。
钻孔方法包括人工钻孔、机动钻孔和液压钻孔等。
3.2 锚杆的安装锚杆的安装需要按照设计要求进行,包括锚杆的长短、杆与杆之间的间距、锚杆与岩体之间的间距等。
安装过程中要注意保证锚杆的纵向和横向的精确度,保证整体支护的稳定性。
3.3 锚杆的固结锚杆安装完成后,需要进行固结处理,以确保锚杆与岩体之间的摩擦力,增强岩体的稳定性。
固结处理一般采用灌浆、注胶等方法,将锚杆与岩体紧密连接。
4. 锚杆支护的监测和检测4.1 监测设备的选择与安装为了及时了解巷道锚杆支护的状况,需要安装监测设备。
常见的监测设备包括应力传感器、应变计、位移计等。
在选择和安装监测设备时,需要考虑其适应环境以及准确度。
4.2 监测数据的分析与处理监测设备获取的数据需要及时分析与处理,判断巷道锚杆支护的安全状况。
根据监测数据的变化,可以进行预警和判断是否需要采取进一步的安全措施。
5. 锚杆支护的维护与管理5.1 定期检查巷道锚杆支护需要进行定期检查,以确保锚杆的稳定性和安全性。
检查内容包括锚杆是否锈蚀、变形等,以及固结材料的状况。
5.2 维护和修复如果巷道锚杆支护出现问题,需要及时进行维护和修复。
巷道锚杆支护安全技术措施依据我矿工作支配,打算对C8运输顺槽掘进巷道、C8回风顺槽掘进巷道和采区回风巷道进行锚杆喷浆支护。
特制定本平安技术措施。
一、锚杆机操作1、检修锚杆机时必需退至平安地点。
2、按规定数量、型号、周期注油换油;按规定进行油脂过滤;定期清洗液压系统过滤器;严禁用一般棉纱擦试液压元件。
3、打锚杆时,严禁将手放在钻臂防护板与顶板之间,严禁用钻杆或其他物品硬顶锚杆。
4、液压泵工作期间,两钻臂及工作范围内严禁有人;严禁在钻箱和钻臂上爬站。
5、两站摇摆时既不能碰撞两帮,也不能靠的太近,以免钻架相互碰撞。
6、锚杆机工作过程中遇到紧急状况时,必需马上停机。
7、施工中如遇顶板消失淋水或淋水加大、围岩层(节)理发育、突发性片帮掉碴、巷道不易成形、钻孔速度特别、放煤炮顶底板及两帮移近量增加显著等到状况,应马上停止作业,向有关领导及管理部门汇报,并实行加强支护措施,必要时应马上撤出人员。
二、锚杆安装1、卸下钻杆,安装带托盘及快速预紧力螺母的锚杆,操纵钻机给进阀杆,将锚杆升起使锚杆端头距钻孔口约一卷树脂固剂的长度。
2、按作业规程规定的规格、数量、挨次将锚固剂首尾相接装入钻孔。
3、操纵钻机给进阀杆推动锚杆,使锚杆端头顶住最终一卷锚固剂尾部,将锚固剂缓慢送入孔底。
4、旋转锚杆将其推到孔底位置,达到规定的搅拌时间后停止转动。
5、达到规定的等待时间后,操纵给进阀杆,上紧锚杆螺母达到规定的预紧力后,缩回钻臂。
三、喷射混凝土的预备和收尾1、检查井巷工程的掘进规格质量,并使其符合设计要求。
2、巷道两帮基底的存矸必需清理洁净,并达到设计深度。
3、初喷前首先“敲帮问项”,撬掉活矸;初喷和复喷前,必需用风和水冲刷岩帮,当围岩不宜遇水时,可单独以压风吹净岩壁浮尘。
4、复喷前在拱顶、拱肩、拱基线等处每隔10m打点拉线,并在拱基线上挂垂线,严格拉线复喷,以保证喷层厚度和平整度。
5、对影响喷浆的障碍物必需清除,如不能拆除必需加以爱护。
主要巷道支护技术研究措施随着城市化进程的加速,地下空间建设越来越广泛地应用于城市交通、水下管网、煤矿等领域,巷道工程得到了快速发展。
然而,由于地下空间的特殊性,巷道施工过程中存在一系列问题,如土压、地下水、爆破振动等,给巷道施工带来了一定的困难。
因此,巷道支护技术的研究成为了当前巷道工程领域的热点问题。
巷道支护技术主要包括预支护、全断面支护和局部支护等。
其中,预支护是巷道工程中最为重要的一环,通常用于大断面巷道的施工,包括堵头、该段开挖、铺设钢筋网等。
全断面支护则用于较小断面的巷道施工,其目的是保护巷道的完整性和结构稳定性。
局部支护主要针对特殊地质条件下的局部巷道,通过采用喷射混凝土等技术对地层进行加固。
针对上述问题,巷道支护技术研究应采取以下措施:1.开展地下空间环境监测与分析:在巷道施工前需要对地下环境进行全面监测和分析,包括地下水位、土体压力、地下水含量等指标。
通过对地下环境的全面了解,可以为后续的巷道支护设计提供参考依据。
2.优化巷道支护结构设计:根据地下环境监测结果和地质勘探数据,结合工程实际情况,采用合适的巷道支护结构设计方案。
在预支护、全断面支护和局部支护等方面进行技术创新,提高巷道工程的可靠性和安全性。
3.研发巷道支护新材料:针对地下空间特殊的环境要求,开展新型巷道支护材料的研发和应用。
如高分子材料、纳米材料等,通过改善材料的物理性能和化学性能,提高巷道支护材料的抗压、抗渗等性能。
4.加强巷道施工工艺创新:研究并应用新的巷道施工技术,如控制性爆破、冻结法施工等。
通过巷道施工工艺的改进,提高施工效率和质量,并减小对地下环境的影响。
5.发展智能巷道支护技术:结合信息技术的发展,开展智能化巷道支护技术的研究。
如利用传感器、无人机、机器人等技术对巷道支护施工过程进行实时监测和控制,提高施工效率和质量。
总之,巷道支护技术的研究对于提高巷道建设的安全性和可靠性具有重要意义。
通过开展地下空间环境监测与分析、优化巷道支护结构设计、研发巷道支护新材料、加强巷道施工工艺创新和发展智能巷道支护技术等措施,可以提高巷道工程的施工效率和质量,降低施工风险,促进地下空间的持续健康发展。
煤矿巷道掘进支护技术存在问题及对策措施摘要:在煤矿巷道施工中,需要将支护技术应用于煤壁和顶板中,借此提高围岩和顶板的稳定性。
支护技术的可靠性、安全性、直接关系到施工巷道的安全生产。
本文根据当前煤矿掘进巷道支护技术的不足,提出几种对策,以期为目前高效安全施工的隧道施工提供参考,推进矿井生产的井然有序。
关键词:煤矿巷道掘进;支护技术;现场存在问题;对策措施引言:随着社会和经济的发展,人们的日常生活和生产活动对煤炭的需求不断增加,出现了更多的煤矿开采项目,煤矿巷道的开挖也在逐步增加。
常规的锚喷网支护技术是隧道施工中常用的一种方法,但由于开采工程的增加,矿山建设的条件、内部结构日趋复杂,煤矿巷道开挖施工中,由于邻近空采区和覆盖层的影响,目前采用的巷道支护技术与工艺还有待完善,这些问题的出现,给隧道施工的质量和安全带来了很大的影响。
因此,在煤矿施工中,要确保安全生产,必须解决顶板支护中出现的问题。
一、煤矿巷道在掘进施工与支护技术中容易出现的问题(一)支护工艺安全管理缺失目前,煤矿企业还没有充分认识到顶板支护的重要性,其遭到忽略,在工作面、顶板发生破碎、采动压力引起顶板塌陷等问题上,没有采取有效的措施,从而造成了煤矿顶板的严重安全事故。
其次,在隧道施工中,施工队伍缺乏对顶板支护的安全管理,在巷道支护后,没有及早发现支护的质量问题和支护的故障,特别是炮掘巷道的爆破振动影响,支护的失效次数增加,如果不合理或不及时地采取了相应的措施,巷道冒顶事故是很常见的[1]。
(二)不合理的支护技术有些矿井正在建设过程中,过分强调经济效益,为了节约生产费用,在掘进巷道施工中,所使用的支护材料不符合安全标准,比如,不同的煤层性质、不同的硬度,对支护材料的要求也有所不同,对石炭二叠纪煤层这样松软的煤层,必须提高支护材料的品质,因此,在进行巷道支护时,必须依据现场实际情况,选用合适的支护材料,保证施工安全、有效。
在掘进巷道的支护设计中,应按照设计单位的设计要求操作,有些设计单位在规划设计上有盲目性,没有依据巷道的受压情况和顶板的围岩情况而进行设计,在工程现场,由于没有采用适当的支护设计方案,导致了断裂破碎区的破坏。
管理及其他M anagement and other矿井下软岩巷道支护措施研究公维明,徐勤成摘要:矿井下软岩巷道支护措施的研究具有重要的意义。
随着矿井开采规模的增大和开采深度的不断加大,软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出。
软岩问题直接影响安全高效生产。
软岩巷道支护的目的主要是控制围岩变形,维护巷道稳定。
为了实现这一目标,需要根据岩层的不同属性和地压来源,运用信息化设计方法,使支护体系和施工工艺过程适应围岩变形的活动状态。
此外,由于硬岩和软岩上岩体的特点存在差异性,应当选用适宜的支护方法。
对软岩巷道支护措施的研究不仅有助于提高开采效率和质量,还能确保作业的安全性。
关键词:矿井;软岩巷道;支护措施矿井下软岩巷道是指在开采过程中,由于上方的岩石较软,容易发生变形和破坏,从而需要采取特殊的支护措施来维护巷道的稳定性。
矿井下软岩巷道是开采过程中的重要组成部分,其稳定性和安全性对矿的正常生产和人员安全具有重要意义。
然而,由于软岩巷道的地质条件复杂,受地下水、地应力等因素的影响较大,容易发生变形、破坏等问题,给生产带来很大的安全隐患。
因此,研究矿井下软岩巷道支护措施具有重要的理论和实践意义。
1 软岩巷道的特点及支护难点1.1 软岩巷道的特点1.1.1 岩石性质差软岩巷道的岩石强度通常较低,抗压强度一般在10MPa~30MPa之间,甚至有的只有5MPa~10MPa。
此类巷道围岩胶结程度往往较差,且具有强烈的吸水性,当吸收水分后,岩石会膨胀,进一步加剧了巷道围岩的稳定性问题,影响了岩石之间的连接性,这使得软岩巷道在受到外力作用时,容易发生变形和破坏。
加上随着浅部资源的逐渐采空,矿井开采逐步向深部转移,大埋深、急倾斜、高应力环境、构造复杂、围岩破碎、采动影响等因素叠加,给矿井巷道维护带来了更多的挑战。
1.1.2 地下水丰富地下水丰富会增加矿井下软岩巷道的施工难度。
一方面,地下水的存在会影响施工进度,因为需要采取措施排除或减少地下水的影响;另一方面,地下水可能会影响施工质量,如导致喷射混凝土不均匀、锚杆安装困难等。
巷道支护安全技术措施巷道支护是煤矿、隧道、地铁等建筑工程中非常重要的一项工作。
支护技术措施的好坏,直接影响到巷道的稳定性和安全性,对人员和设备的安全保障起着至关重要的作用。
因此,加强巷道支护安全技术措施的研究与应用,是保证工程建设质量和人员安全的必然要求。
一、巷道支护的目的巷道支护的主要目的是为了保证巷道的稳定性和安全性,防止坍塌事故的发生。
巷道的选址、开挖、支护、排水、通风等都与支护设计有密切关系。
支护稳定性的保证是快速、安全、可靠进入巷道施工的前提条件。
巷道所有的支护工作,都是为了确保巷道的稳定性和安全性。
二、巷道支护技术的分类1、拱形支护技术拱形支护技术是巷道支护技术的一种较为常见的技术手段。
拱形支护有多种材料可供选择,可以根据不同的土体条件、巷道环境等选择不同种类的材料进行施工。
拱形支护具有高承载能力、抵御变形的能力较强等特点,并且能够在施工过程中做到快速、低成本的支护。
2、锚杆支护技术锚杆支护技术是一种常用的巷道支护技术。
锚杆支护是一种对正在进行施工的巷道提供较好的稳定性和抗变形能力的技术手段。
锚杆连接巷道的岩土体,以增加巷道支撑的强度和刚度,从而使巷道维持更好的长期稳定状态。
锚杆支护技术能够应用到各种巷道环境中,能够有效地保证巷道的稳定。
3、装甲带支护技术装甲带支护技术是一种较新型的巷道支护技术。
其主要特点是以铸铁、高压水泥等材料为基础,经过一定加工处理后,构成一个光滑且坚固的屏障。
在施工时,装甲带通过固定在较薄厚的巷道表面上,从而可以实现对巷道的支撑。
装甲带支护技术施工周期短、成本低、施工方法灵活,因此受到巷道施工单位和设计师的广泛青睐。
三、巷道支护技术措施的选择1、根据工程条件和状况选择巷道支护技术在进行巷道施工时,需要根据工程条件和状况选择合适的支护技术。
不同的巷道状况需要不同的支护措施,选择恰当的支护技术有利于保障巷道的完好性、稳定性和耐久性。
2、根据支护费用评估巷道支护技术一个合理的巷道支护技术选择方案,还需要根据工程投入成本,评估出一种经济实惠的支护方案。
主要巷道支护技术研究方案一、研究背景随着社会的不断进步和发展,地下巷道的建设越来越广泛应用于各个领域,如城市地下交通、水利、煤矿等。
然而,在巷道的施工和使用过程中,常常会遇到各种问题,如巷道的稳定性、地质灾害等,给巷道的安全运营带来了很大的威胁。
因此,对巷道支护技术进行深入的研究变得尤为重要。
二、研究目的1.了解目前巷道支护技术的发展状况;2.分析巷道支护技术存在的问题;3.提出改进巷道支护技术的方法和方案;4.为巷道支护技术的实际应用提供可靠的理论依据。
三、研究内容1.巷道支护技术的分类和应用根据巷道的不同情况和工程要求,对巷道支护技术进行分类,同时分析各种技术的优缺点和适用范围。
2.影响巷道支护效果的因素研究通过对巷道支护技术的现状进行调研和分析,确定影响巷道支护效果的因素,并深入研究其机理和规律,为进一步改进巷道支护技术提供指导。
3.改进巷道支护技术的方案研究结合巷道工程的实际情况和国内外技术的发展动态,提出改进巷道支护技术的方案,并对其进行模拟分析和工程验证。
4.巷道支护技术监测与评估研究建立巷道支护技术的监测和评估体系,对巷道支护工程进行长期的监测和评估,及时发现和解决问题,并对巷道支护技术进行优化和改进。
四、研究方法1.文献研究法通过查阅大量的文献资料,了解巷道支护技术的研究进展和应用情况,为研究提供理论基础。
2.实地调研法对已建成的巷道进行实地考察和调研,了解现有巷道支护技术的应用情况和存在的问题,为研究提供实验基础。
3.数值仿真方法通过建立巷道支护工程的数值仿真模型,对不同的支护技术方案进行模拟分析,评估其效果和可行性。
4.现场试验方法选取适当的巷道工程进行试验,验证改进的支护技术方案的可行性和有效性。
五、预期成果1.建立一套完整的巷道支护技术分类和应用体系,为巷道工程的设计和施工提供技术支持。
2.详细分析巷道支护技术存在的问题和改进方法,提出一系列改进巷道支护技术的方案。
3.建立巷道支护技术的监测和评估体系,为巷道支护工程的设计、施工和运营提供可靠的技术支持。
神华宁煤集团清水营煤矿主要巷道支护技术研究方案神华宁煤集团山东科技大学二○○九年六月1 工程的必要性11.1 现状分析11.2 国内外同类技术发展状况41.3 研究目的及意义52 研究开发内容63 主要经济技术指标、工程最终目标74 关键技术及创新点75 研究或研制开发的技术路线,实施的方式、方法、步骤7 5.1 课题的总体研究思路75.2 研究方法85.3 技术路线85.4 实施方式<具体方案)95.5 矿压观测186 技术、经济可行性及可靠性分析、论证197 现有基础、技术条件,保证体系207.1 实用矿山压力理论已经取得了系统的突破性成果20 7.2 岩石破坏与失稳理论207.3 深部巷道支护取得一些创新性研究成果217.4 实践基础228 经济、社会效益分析249 工程实施进度计划2410 经费计划25QSYK-1神华宁煤集团清水营煤矿主要巷道支护技术研究方案1工程的必要性1.1现状分析1.1.1矿井地质情况矿区钻孔揭露地层自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、第四系,含煤地层为侏罗系中统延安组,钻孔揭露厚度245.01~304.86m,平均276.50m,岩性由灰、灰白色长石石英砂岩、深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、煤和少量含铝质泥岩组成。
主要可采煤层顶板均为易冒落、不稳定—中等冒落、中等稳定岩层,底板为不稳定岩层。
矿井地层中含水层属弱~中等富水性,分别为第四系孔隙潜水含水层<Ⅰ)、白垩系砾岩裂隙孔隙层间承压含水层<Ⅱ)、侏罗系上统安定组~中统直罗组裂隙孔隙含水层<Ⅲ)、二~八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅳ)、八~十八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅴ)、十八煤以下至底部分界线砂岩含水层组<Ⅵ),隔水层以低阻、高密度的粉砂岩、泥岩为主,主要有四层,分别为安定~直罗组裂隙孔隙含水层顶板隔水层、二~八煤含水层顶板隔水层、八煤及其顶底板泥岩隔水层、十八煤及其顶底板泥岩隔水层。
1.1.2主要巷道设计布置层位<1)主斜井、副斜井由六煤-五煤露头对应地面位置开口,由四上-三煤间进入煤系地层,穿过三煤后进入二煤底板。
主斜井坡度为22°~24°~25°,副斜井坡度为22°~25°,所处层位为四上-二煤之间的砂岩层。
该层位由灰、灰白、深灰色不同粒级的砂岩组成,属二煤-八煤间砂岩含水层<IV),厚度为2.63~214.6m,平均厚63.66m。
根据地质勘探报告,三煤顶板岩石虽孔隙率不大,但吸水率较高,软化系数低。
岩石强度低,不坚固,为易冒落的一类无周期来压顶板。
三煤底板细砂岩允许单向抗压强度RP0.375MPa,属较软弱类底板;粉砂岩允许单向抗压强度RP2.72MPa,属软弱类底板。
图1-1是岩层综合柱状图。
图1-1 岩层综合柱状图<2)回风斜井由六煤~五煤露头对应地面位置开口,坡度为22°~15°~25°。
在二煤露头位置进入二煤,沿二煤底板施工。
二煤厚度2.06~8.1m,平均厚4.75m;二煤顶板岩性总体由粗粒砂岩构成,次为粉砂岩、泥岩。
厚度0.57~71.09m,平均11.55m,伪顶主要发育于井田南部,岩性以泥岩为主,厚度小于0.5m;底板岩性以粉砂岩为主,次为细粒砂岩及泥岩,厚度0.53~21.14m,平均5.06m,一般小于5m;顶板的侏罗系上统安定组~中统直罗组裂隙孔隙含水层<III),厚度3.4~372.33m,平均厚度127.12m,层位较稳定,渗透性强、导水性好。
<3)主斜井皮带皮带搭接硐室位于主斜井中部<距井口742m-770m),布置在二层-三煤间的岩层中,岩性以粉砂岩为主,次为细粒砂岩及泥岩,厚度3.07~22.47m,平均14.21 m。
<4)+1265m水平中部车场、+1172m水平中部车场布置在二煤~四上煤之间,巷道穿过的岩层由下而上为中-粗砂岩、三煤、细~粗砂岩、二煤、细~中、粗砂岩,部分巷道穿过二煤顶板。
<5)+1065m水平中部车场布置在三煤~二煤顶板中,大部分巷道处于二煤顶板中,所揭露岩层同回风斜井;+1065m后石门、11采区水泵房、变电所、11采区水仓布置在二煤~五煤间不同粒径的砂岩中。
<6)110201、110203工作面回风巷、运输巷、辅运巷由二煤底板沿走向上坡进入二煤,沿二煤底板掘进。
1.1.3 课题研究的必要性1.1.3.1主要巷道支护出现的问题三条斜井井筒、车场巷道设计均采用锚网喷支护,回采巷道采用锚网支护,施工过程中均出现不同程度的顶板下沉、裂缝、脱层掉包及底臌等现象,局部出现冒顶。
主要表现是①顶板喷层受挤压变形、掉包、下沉,锚杆支护失效,个别锚杆被拉出或拉断,初喷巷道较成巷后的巷道这一现象突出,掉包严重时出现冒顶;②两帮受顶板下沉和底臌影响,喷层开裂、向外臌出,巷道宽度不够;③巷道底板臌起,最大底臌量1400mm,造成轨道变形,巷道高度不够;④台阶向巷帮一侧严重倾斜,水沟开裂变形;⑤出现脱层、掉包时,通常伴有渗水、淋水现象;⑥巷道交岔点或跨度大处容易发生掉包、脱层现象;⑦顶板掉包与底臌同时出现;⑧部分巷道无淋水现象,岩层受风化后,顶板也很快掉包、底板臌起。
1.1.3.2 巷道变形破坏影响因素分析围岩强度:即普氏系数f,主要指标是岩石单轴抗压及抗拉强度<MPa);巷道深度:巷道在地下埋深,即kγH,k与上覆岩层“岩梁”的支撑跨度有关;围岩性质:围岩的矿物成份、膨胀性、蠕变和流变性质等;松动范围:巷道开挖后,围岩体松动、碎胀后直接作用在巷道的重力;地应力:地应力包括原岩构造应力以及相邻巷道开挖或采动压力所造成的影响;温度、水、瓦斯:易造成围岩软化、泥化、碎裂失稳;支护形式:巷道断面形状、支护材料、结构、参数等均影响巷道稳定性;宁煤主要因素是顶板水、软岩,二者的耦合作用,使得巷道围岩发生大面积变形破坏。
1.1.3.3 巷道支护难度分析在当前的应力场条件下,在局部区域,巷道掘进出现底臌、顶板下沉、淋水现象,巷道变形明显。
根据地质勘探报告提供资料显示:各煤层顶底板岩性和厚度变化较大,可采煤层顶底板岩性主要以砂岩及粉砂岩,泥岩次之,并有泥岩或炭质泥岩的伪顶、伪底,主要特征是①岩石较松散;②岩石易风化;③岩石较完整,岩体结构多为互层状;④煤层顶底板岩层均属较软弱或软弱类岩层,抗拉、抗压、抗剪切力小。
从现场施工揭露情况来看,基本与地质报告提供的岩性相符,巷道开掘后,产生松动压力,围岩脱水风干或遇水后岩石产生膨胀压力,在巷道周围岩层应力重新分布的情况下,出现巷道变形特征。
显然,巷道在上述因素影响下,支护的强度、难度相当大。
1.1.3.4 课题研究的必要性关于含水、软岩巷道变形破坏机理的研究,还没有进行全面、系统的研究,其支护的关键技术问题还没有从根本上解决,因此,清水营矿主要巷道支护需要在理论上进行探讨突破。
主要大巷围岩条件差,属于软岩,同时遇水膨胀松软,巷道层位属于极软岩层,巷道松动圈发展快、围岩变形大,发生大的离层、内缩破坏,需要完善现有支护技术,保证巷道在服务期间不发生失稳现象。
含水层对顶底板影响大,由于巷道使用时间长,顶板水对围岩的软化作用明显,研究水与岩层的相互作用机理,找到防治水患的有效措施是至关重要的。
软岩、水患、失稳巷道支护难度增大,巷道支护的难度大,巷道变形破坏控制的技术要求严格。
因此,主要巷道支护综合技术研究是急需进行攻关研究的重大技术课题。
1.2国内外同类技术发展状况长期以来,软岩巷道支护一直是煤矿巷道支护中的一个重点,而不稳定巷道支护则是巷道支护中的一个难点。
特别是含水的极不稳定软岩巷道,由于水的软化作用,巷道支护难,极易造成巷道围岩压力增大,使得巷道围岩发生变形破坏相当严重。
清水营煤矿是新建设的大型现代化矿井,设计产量超五百万吨,是高产高效矿井。
由于煤层赋存条件差,巷道围岩多为粗砂岩,岩性松软,强度低,且顶板存在富含水层,目前巷道均已遭到严重破坏,巷道两帮内挤、顶板下沉、底板隆起。
特别严重的是主井出现严重失修。
由于巷道的变形破坏,严重地制约了矿井的正常生产,给矿井的开采、运输、通风、行人及安全造成了极大的影响,并且需投入大量的人力、物力进行维护、加固。
因此,解决巷道的支护问题具有非常重要的现实意义。
目前,国内外对这类巷道的支护,采用的支护方式主要包括锚网<带)喷联合支护、可缩性金属支架、锚喷支护加砌喧,以及全封闭金属支架等,从一些深部矿井的支护实践来看,这几种支护方式均采用过,但仍没能解决巷道的稳定问题。
究其原因,主要是各种金属支架支护方式虽然承载能力较大,但仍属被动支护,其承载能力与埋深巷道围压相比仍显不足,且受到风化、地下水的作用,严重削弱了岩体强度;而采用的锚喷支护因岩体较弱,整体性差,且锚固力不足,不能有效控制围岩松动范围的扩大,形不成可靠有效的支护结构,从而造成支护结构承载能力严重不足,导致了支护结构的全面破坏。
因此,对于不稳定巷道的支护,一方面需采用主动支护,充分调动围岩本身作为支护结构的一部分,另一方面应设法提高围岩的整体强度,控制松动范围的扩大,防止风化,阻止地下水的作用,且要研究围岩的变形破坏规律,针对其变形特征采取适应变形规律的有效支护加固结构形式,才能有效的加固围岩,从而解决这类巷道的稳定问题。
在美国,不管矿井的地质采矿条件如何变化,均采用大于或等于1200×1200<mm)的锚杆间排距,随着支护条件的变化只在锚杆、锚索选型上进行变化,所以美国矿井的支护效率非常高。
在煤巷掘进每天单机进尺大于100m的情况下,实现了单台锚杆机的配套支护,因此其巷道支护成本也相对大大降低。
尽管中国煤矿锚杆支护技术已经得到了广泛的应用,但中国目前的锚杆、锚索种类单一,不能满足不同地质采矿条件的变化。
不同矿井和同一矿井的不同区域地质采矿条件是不同的,应根据不同的地质采矿条件,确定不同类型的巷道支护结构和支护参数,实现合理有效的控制顶板是煤矿实现高产高效的重要内容。
1.3研究目的及意义宁煤矿区地层条件普遍较差,煤层顶板属于含水结构的软岩层分布,回采巷道属于大断面,大断面、软岩、存在含水层的巷道支护问题是宁煤集团急需解决的重大技术课题。
目前清水营矿,存在主要巷道支护难、巷道变形大、巷道发生冒顶等隐患,这些因素的存在,导致巷道掘进速度慢、支护成本高、维修量大,安全状况差。
针对岩层具体条件、目前巷道掘进存在的问题,需要系统研究软岩巷道支护和安全掘进问题,同时解决顶板水对巷道围岩破坏的威胁,为此寻求一种安全、可靠、经济的巷道支护系统是实现矿井安全开采的关键。
“主要巷道支护技术研究”课题,对我国类似矿井实现安全、高效开采具有重要的理论和现实意义。