围岩注浆加固及底板组合锚索支护技术
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简述破碎围岩苍道支护加固技术
破碎围岩是指在地下工程开挖过程中,围岩发生破碎、塌方或者松软等问题。
为了保证工程的安全和稳定,需要对破碎围岩进行支护加固。
下面是对破碎围岩支护加固技术的简述:
1. 预加固技术:在开挖前对围岩进行预处理,提高其抗破碎和抗变形的能力。
常见的预加固技术包括钻孔注浆、锚杆支护、预应力锚索等。
2. 充填加固技术:通过充填材料填充破碎围岩空隙,增加围岩的强度和稳定性。
充填材料可以选择混凝土、砂浆、膏状材料等。
充填加固技术常用于地下洞室或者矿井开挖中。
3. 钢支撑技术:利用钢材制作支撑结构,支撑围岩,增加其抗剪和抗压能力,防止破碎和塌方。
常见的钢支撑技术包括钢梁支撑、钢板支撑、钢网片支撑等。
4. 爆破加固技术:通过爆破作用改变围岩的物理性质,提高其强度和稳定性。
爆破加固技术适用于破碎围岩较大且无法采取其他加固措施的情况。
5. 土壤改良技术:对破碎围岩进行土壤改良,提高其物理性质和工程性能。
常见的土壤改良技术包括土壤加固、土壤固化、土壤交换等。
以上是对破碎围岩支护加固技术的简述。
不同的工程环境和围岩状况可能需要采用不同的支护加固技术,施工前需进行详细的岩土工程勘察和设计,确保选择适合的支护方案。
《官地矿综放工作面围岩注浆加固技术及应用》篇一一、引言在煤炭开采过程中,综放工作面的围岩稳定性是保证生产安全、提高开采效率的关键因素之一。
官地矿作为重要的煤炭产区,其综放工作面的围岩条件复杂多变,对矿井的安全生产构成了严重威胁。
为了解决这一问题,围岩注浆加固技术被广泛应用于官地矿综放工作面。
本文将详细介绍官地矿综放工作面围岩注浆加固技术的原理、工艺流程及其在实际应用中的效果。
二、围岩注浆加固技术原理围岩注浆加固技术是通过将特定配比的浆液注入到围岩裂隙中,使浆液在裂隙内扩散、固化,从而达到加固围岩、提高其稳定性的目的。
该技术主要利用了浆液的填充、胶结和固化作用,能够有效改善围岩的力学性能,提高其承载能力和抗变形能力。
三、官地矿综放工作面围岩注浆加固技术工艺流程1. 现场勘查与设计:对综放工作面的围岩进行详细勘查,了解其地质构造、裂隙发育情况等,为注浆加固设计提供依据。
2. 制定注浆方案:根据勘查结果,制定合理的注浆方案,包括注浆孔的布置、注浆压力的控制等。
3. 注浆孔施工:按照设计方案,在综放工作面的围岩上钻设注浆孔。
4. 注浆施工:将配制好的浆液通过注浆泵压入注浆孔,使浆液充分填充裂隙,并确保浆液在裂隙内扩散、固化。
5. 检测与效果评估:注浆施工完成后,对加固效果进行检测与评估,确保围岩的稳定性得到提高。
四、官地矿综放工作面围岩注浆加固技术的应用在官地矿综放工作面,围岩注浆加固技术得到了广泛应用。
通过现场实践,该技术取得了显著的效果。
首先,注浆加固后,围岩的承载能力和抗变形能力得到了显著提高,有效降低了矿山压力引起的冒顶、片帮等事故的发生率。
其次,注浆加固技术还能够改善综放工作面的作业环境,降低粉尘和有害气体的浓度,有利于保障矿工的身体健康。
此外,该技术的应用还提高了煤炭开采的效率,为矿山企业创造了显著的经济效益。
五、结论官地矿综放工作面围岩注浆加固技术是一种有效的矿山安全生产技术措施。
通过将特定配比的浆液注入到围岩裂隙中,能够有效改善围岩的力学性能,提高其承载能力和抗变形能力。
巷道围岩注浆加固施工安全技术措施巷道围岩注浆加固是矿山工程中一项常见的处理方式。
该技术通过注浆加固巷道围岩,增强其承载能力和稳定性,从而保障工人和设备的安全。
不过,该施工方式在实践中也存在不少安全隐患,因此,要想确保注浆加固过程的安全性,就需要合理规划施工方案,采取一系列措施保证施工期间的安全。
一、前置准备在进行注浆加固施工前,应做好以下准备工作:1.安全检查:施工前应对区域进行全面的安全检查,确保没有人员、设备或其它障碍物存在;2.相关档案:根据煤矿设计规范,对围岩注浆加固的施工设计方案和签订的安全施工协议进行归档备案;3.通风管道:在进行围岩注浆加固处理前,要确保巷道的通风管道畅通,以提供施工所需的通风条件;4.施工人员培训:对施工人员进行针对性的安全培训,帮助他们掌握注浆加固的安全技术措施。
二、注浆加固施工安全技术措施1.工作面防护:在注浆加固前,应当在工作面宽度与巷道高度相适应的位置设置防护柱;2.工作井口防护:为避免配重体落到巷道内,应当在井口上方设置配重体防护罩,并埋设10cm厚木板作为防护层;3.规范作业:在施工的不同阶段,按照操作规范进行施工。
施工工具、料槽和浆料桶等应固定,防止滑动和翻倒;4.巷道支护:在施工过程中,合理设置支护,以保证巷道的稳定。
在注浆之前,要对巷道进行横向支护和纵向支护,并采取加固措施,防止施工过程中出现巷道塌方的危险;5.声光报警器:在施工过程中,要实时监测注浆所需要的泵水和压力。
一旦发现异常情况,应当及时停止注浆,并使用声光租借器通知其他人员;6.防腐蚀处理:注浆处理后,要进行防腐蚀处理,可以采用环氧涂料等方式,以提高围岩的耐磨性和耐腐蚀性;7.施工场地清理:施工结束后,要对施工场地进行及时清理,确保没有残留物或者工具遗留在施工场地上。
三、施工中的应急措施注浆加固施工过程中,可能出现以下紧急情况:1.输送泵压力下降或泵出不畅:首先应当排除输送管道是否有堵塞,确认水源和压力,调节输浆比例和密度;2.漏浆或污染:一旦发现漏浆,应及时使用密封材料封堵;如果污染,应当先清理,在施工完成后进行防腐蚀处理;3.工具及设备翻倒、松动或非正常使用:一旦发生这种情况,应当立即停工并报告安全人员或领导。
软岩巷道硐室锚注联合加固技术1 锚注联合加固机理软岩巷道的维护一直是煤矿生产建设中的难题,在软岩内布置巷道和硐室,围岩变形量大,稳定性差,不仅施工困难,而且屡遭破坏,往往需要反复维修,严重影响矿井的正常生产和安全状况。
对于软岩巷道的支护,国内外尚无任何可“包治百病”的万能支护方法,只能“对症下药”;采用的支护措施,只有满足其变形力学机制的要求,才能取得良好效果。
被动性支护方式中,刚性支架、碹体等支护体,由于让压性能极低,根本不能适应软岩巷道的围岩变形规律的要求;而以U型钢为代表的各种可缩性金属支架,虽有一定的让压能力,也因难以满足软岩巷道围岩巨大变形量的要求,无法获得满意的支护效果。
作为主动性支护方式的传统锚喷支护技术,也已不适应高应力、大变形的软岩巷道(硐室)的控制。
近年来发展起来的锚注联合加固支护技术是一种将现代注浆加固技术、柔性锚索加固技术与传统锚喷支护技术有机地结合在一起的新型加固支护技术。
是一种较理想的把碎岩由载荷变为承载体,有效改善软弱围岩性能的技术措施。
它综合了锚杆加固技术和注浆加固技术的所有优点,并在此基础上衍生出了许多新的特点,成为解决高应力工程软岩安全维护的有效手段,其显著优点如下:(1)与传统锚喷支护技术中喷混凝土层的作用原理相比,浆液的注入能够明显改善岩石的物理力学性质;浆液充填到岩石块间的孔隙之中,使破碎岩石块重新胶结成一体,从而提高了岩体的整体强度和稳定性。
(2)在锚注联合加固支护体系中,由于浆液能够与岩体及锚杆全面接触,将杆体内、杆体与钻孔间隙、周围岩体的缝隙全部充填满,从而形成“网络”效应,如同自然界中树木的主根与须根的共同固结作用一样,使锚杆受力传递的可靠性和连续性得以充分保障,全面调动了围岩的自身承载能力,同时使锚杆、锚索自身的加固性能得以充分发挥。
(3)注浆后杆体与地下水、空气间的联系全部中断,彻底阻止了锈蚀反应,从而保证了锚杆的长期锚固能力,保证了支护体系的长期稳定性。
锚注技术在软岩巷道加固中的应用摘要本文以某煤矿行人进风大巷围岩为例,对针对巷道变形原因,对巷道采取了锚注的支护体系,详细介绍了行人进风大巷锚注加固设计方案,对锚注加固参数进行了详细的论述,较好的控制了巷道围岩变形,取得良好支护效果。
关键词软岩;锚注加固;巷道;支护中图分类号td3 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2013)97-0170-021 工程概况某矿行人进风大巷布置于3#煤岩层中(半煤岩),平均标高+575m。
巷道围岩主要为泥岩、煤岩,巷道断面为半圆拱形断面,采用锚网喷的支护形式,自巷道投入使用后,巷道围岩变形大,维护困难,尤其是大巷500m~1300m段,经过多次返修仍无法控制巷道变形,严重影响大巷正常使用。
所以,采取合理的支护形式,提高围岩整体的强度,保持支护体系的稳定性,对保证大巷正常使用具有重要意义。
2 巷道变形原因分析通过对矿井地质资料及井下实际情况调查分析认为,行人进风大巷变形严重的原因有以下几点:1)大巷穿过岩层多为泥岩,泥岩的岩性较软且易脆,尤其遇到淋水时,围岩极易膨胀,变形增大,围岩强度与稳定性降低,自承能力变差;2)顶板砂岩存在较多裂隙,淋水现象严重,极易导致大巷周围泥岩的变形;3)巷道原采用锚网喷的支护形式,在锚网喷支护体系中,所喷浆液不能喷入围岩裂隙,与围岩裂隙充分接触,所以不能显著提高破碎围岩整体的强度与稳定性;4)受临近采掘活动动压影响,巷道原有支护不能承载围岩变形需要,导致巷道变形。
所以,基于上述原因,并结合矿井实际条件,决定对变形严重的巷道采取锚注的复合支护体系来控制巷道围岩变形。
3 锚注支护体系设计及应用效果3.1 锚注方案1)按照巷道设计断面进行整巷,要求巷道底板比大巷水平低400mm,并采用29u型钢拱形支架进行支护,支架间距600mm;并对巷道顶帮进行喷砼,喷砼厚不小于100mm;2)对巷道顶、帮进行浅孔水泥-水玻璃注浆,充填巷道壁后空间,对巷道围岩浅部破碎围岩进行注浆加固;3)施工巷道顶、帮锚索,并利用锚索孔对巷道顶、帮深部进行化学注浆,加固围岩深部岩层,实现顶帮锚索全长锚固,最大限度发挥锚索支护效能;4)施工底板组合锚索及底板注浆加固。
围岩注浆加固及底板组合锚索支护技术摘要:根据巷道围岩性质和巷道破坏原因分析,确定采用围岩注浆加固及底板组合锚索支护技术对失修巷道进行治理,以解决西二采区主运输瓶颈问题,注浆与锚索联合整合了锚索支护和注浆加固的优点,成为解决煤矿软岩巷道维护的有效方式。
关键词:软岩支护注浆加固底板组合锚索1 概况1.1 北翼运输大巷地质概况六家煤矿北翼运输大巷处在煤层底板的岩层中,距6-10煤层30~35m,岩性为灰黑色泥岩,厚度16m,节理发育,小块状、易脱落,遇水膨胀,地应力明显。
1.2 北翼运输大巷原支护状况北翼运输大巷原设计为锚网喷支护,锚杆长2000mm,锚网采用8#铁丝菱形网,喷层厚度150mm。
在施工过程中为阻止变形,在锚喷巷道内套400mm厚料石碹,施工过程中料石碹又被压坏,在料石碹基础上架设11#工字钢加砼支护,砼厚度400mm。
2003年,返修采用全断面锚索支护,锚索规格为φ15.247200mm,φ8钢筋网,锚索间排距800x800mm,现顶拱已全部挂锚完毕。
2 北翼运输大巷围岩破坏原因北翼运输大巷所处岩层的岩性以灰黑色泥岩为主,泥岩厚度16m,受岩层纵横交错节理或裂隙的切割,岩层呈小块状结构,遇水膨胀并发生泥化。
大巷开挖后,周围岩体由三向受力变为二向受力,围岩中进一步产生剪切裂缝,在应力的作用下,围岩向巷道空间收敛变形,形成较大范围的围岩松动圈。
灰黑色泥岩的原始强度较低,其支护能力在超强的地应力面前有限,通过恢复和提高围岩的自撑能力及承载能力,抵御深部围岩的压力,才能控制软岩巷道的变形。
对此类软岩变形破坏巷道,最有效治理手段之一便是注浆加固补强与锚索支护的复合支护体系。
化学注浆加固技术结合强力锚索支护技术是解决极松软破碎岩层巷道或硐室支护难题的有效方法。
对于破碎、节理裂隙发育的围岩,注浆法可在原位改善围岩的力学化学性能,提高其粘结力,提高岩体强度,为锚索提供着力基础,使锚索对破碎围岩的锚固作用得以发挥,提高围岩的整体强度和自身的承载能力。
因此,采取锚索与注浆相结合的方法,提高支护效果。
注浆与锚索加固围岩原理如图1所示:■1-岩层;2-锚索;3-注浆加固圈;4-锚杆加固圈图1 注浆与锚索加固围岩原理示意图3 北翼运输大巷加固总体方案用化学浆对巷道围岩进行注浆加固,封堵表面裂隙,使巷道形成强韧性和抗剪切能力的拱形圈。
为了减少注浆加固成本,可在巷道表面围岩内加注化学浆,并对巷道围岩深部注水泥浆,与巷道围岩浅部共同构成密实岩体,提高围岩的整体性和抗变形能力。
注浆与锚索联合加固的优点:①浆液能够改善岩石的物理力学性质,使破碎岩石块胶结成一体,提高岩体的整体强度和稳定性。
②浆液能与岩体及锚杆全面接触,将缝隙全部充填满,从而调动围岩的承载能力。
③注浆后,中断杆体与外界的联系,阻止锈蚀反应,保证锚固能力和体系的稳定性。
4 化学注浆加固技术煤岩体化学注浆加固是利用化学浆液填充和固结围岩的裂隙面,提高围岩整体强度,发挥煤岩体承载能力,保持围岩稳定。
浆液在注浆压力作用下被挤压或渗透到围岩纵横交错的裂隙中并在一定时间内凝结固化,在松软破碎围岩内形成网络骨架结构。
由于化学注浆固结体的强度高于松软围岩体本身的强度,注浆后在围岩裂隙网络内所形成的网络骨架的抗压强度也大于围岩的抗压强度,而且注浆固结体具有良好的韧性和粘结性。
在巷道围应力的作用下,固结体与围岩一起承担深部围岩应力载荷,围岩的破坏条件由原来的裂隙弱面强度条件向接近岩体强度条件转化。
由于化学注浆材料固结体有较好的抗老化性,锚索钢绞线材料为预应力钢材,注浆后能有效地对锚索进行封闭并防止空气中水分对钢绞线的锈蚀。
化学注浆材料和锚索钢绞线的这些特性将会保证所施工井下注浆工程的长期稳定性。
5 注浆材料5.1 注浆加固材料分为无机材料和有机材料,无机材料主要以水泥类浆液为主,有机材料注浆主要是波雷因浆液。
波雷因浆液在泵压的作用下,注入煤岩体裂隙中,生成具有较高粘结性弹性体,改善了煤岩体的物理力学性能,弹性体与煤岩体均有较高的粘合力,在压力作用下可渗透到微裂隙之中,混合后反应膨胀凝固,在膨胀的推动下,浆液充满整个裂隙面,起到补强加固作用,提高围岩的整体强度,对巷道松软破碎围岩起到有效的固结作用。
5.2 化学注浆加固设备。
化学注浆采用由qb-12型气动高压双液化学注浆泵和规格为20mφ25mm高压风管,出浆管为φ10mm,长度10m、5m、2m各若干根,总计40m长。
6 注浆工艺6.1 前期准备工作。
①清理干净现场,施工所用机械全部到位。
②墙体两侧进行注浆。
③巷道顶帮上的淋水用管路排到加固段外。
④水、电接到施工现场。
6.2 钻孔施工。
①施工机具。
顶帮注浆孔施工采用风动锚杆钻机或强力煤电钻。
②质量要求。
倾角、间排距、孔深等符合设计规定。
6.3 注浆。
①注浆系统分为:化学和水泥两种注浆系统。
②水泥注浆流程。
制输浆:采用机械制浆,采用高压胶管输送。
压注:采用双液注浆。
清洗系统:将两路吸浆管放入清水中对泵腔和管路清洗。
注浆系统保养:主要设备维修加油,每压注水泥15吨进行一次大修。
③化学注浆压力。
针对巷道岩性及支护状况以及巷道围岩的承受能力,当供风风量不低于3m3/min,供风压力不低于0.5mpa 时,设计注浆终压为3mpa。
6.4 施工工艺流程。
按照自下而上,先注底角,再注两帮,最后注拱顶锚杆的顺序进行断面内注浆。
施工顺序:施工时先注浅部化学浆,然后注深部水泥浆孔。
对于化学注浆第一阶段结束后预先将第二阶段孔位封好孔,以备及时注浆。
7 底板组合锚索支护技术底板锚索用直径为17.8mm的钢绞线作锚索,单根强度1860mpa、破坏负荷350.0kn。
注浆时所有岩石被胶结成一个整体,发挥围岩自承能力。
8 巷道注浆参数设计8.1 注浆孔布置。
化学浆注浆孔按照排距2.5m、孔距1.5m、孔深2.5m进行布置;水泥浆注浆孔按照排距2.5m、孔距1.5m、浅孔孔深2.5m,深孔孔深7m进行布置。
化学注浆和水泥注浆孔布置参数基本相同。
加固段巷道长度320m,从里向外100m用浅孔注化学浆,从100m~200m采用浅孔和深孔全部注水泥浆,从200m~320m 顶帮不注浆。
8.2 注浆量预计。
浆液的渗透半径与岩石性质、注浆压力、浆液性质等因素有关,变化范围很大。
实际施工时通过调整浆液的渗透性,扩散半径不小于孔间距的0.65~0.75倍,注浆孔渗透范围存在交叉。
化学浆单孔注浆量单孔注浆量按下列公式计算:q1=aπr2hnbm/1.3其中:a——浆液的损耗系数。
r——浆液有效扩散半径。
h——注浆孔深为2.5m。
n——孔隙率为1.2%。
b——浆液充填系数为0.7。
1.3——平均重复注浆系数。
m——浆液密度为1250kg/m3。
则:q1=1.01×3.14×1.32×2.5×0.012×0.7×1250/1.3≈104kg;即单孔化学注浆量q1≈104kg;则100m巷道共布320个注浆孔,则预计总注浆量为:q=320×q1=320×104kg=33吨。
8.3 注浆压力。
浅孔化学注浆终压3mpa,水泥注浆终压8mpa。
9 底板预应力组合锚索施工方案9.1 施工设备。
底板打眼采用风动潜孔锤钻机。
注浆采用qb-12气动注浆泵、ysb30/120型电动注浆泵。
9.2 底板锚索规格及钻孔参数。
①注浆加固范围:北翼运输大巷拉门点向里320m。
②底板锚索规格:锚索选直径φ17.8mm、长度15.5m的钢绞线锚索,强度为1860mpa、破坏负荷350.0kn。
③钻孔参数:锚索钻孔孔径为φ90mm;底板破碎时开孔孔径为φ130mm,下φ127mm孔口管,孔口管长度1.5m,然后用直径φ90mm钻头打到终孔深度,孔深为15.0m。
④锚索布置:锚索排距3m,间距1.5m,配用400×400×16mm和200×200×12mm钢托盘。
9.3 锚索布置。
采用排式布置,排距3m,间距1.5m,锚索布置剖面图如右图所示:9.4 施工工艺。
因底板比较松软破碎,直接打孔成孔困难,先对底板进行水泥浅孔注浆,给打锚索孔创造条件,底板注浆孔规格为:排距3m、每排3孔、孔深2.5m、注浆压力控制在3mpa内。
①孔口处理:提前将打钻孔处碎渣清除。
②钻孔:用φ90mm钻头直接打到终孔位置。
③锚索初期安装工序:a将装有导向帽的锚索送入孔底,然后灌入40升水泥浆。
b防止掉入杂物,用编织袋堵塞锚索孔口。
c取出塞孔编织袋,用棉丝或水泥袋缠绕锚索,将深部注浆管和封孔注浆管引到孔外。
d 7天后铺设底网、工字钢反拱梁,安装托盘。
④封孔:利用波雷因封孔方式对封孔段注浆。
⑤通过注浆管对锚索孔进行注浆。
⑥浇砼和预埋注浆管:浇注标号为c30混凝土,浇注前将底板注浆管与底网进行捆绑,为浅部注浆做准备。
⑦混凝土浇注7天后,进行扫孔、浅部注浆。
10 井下主要观测参数与仪器井下支护质量观测主要参数包括:围岩表面位移、围岩深部位移、锚索锚固力等。
锚索锚固力采用锚索测力计、巷道表面位移观测采用断面收敛仪、巷道围岩深部位移采用顶板测深仪和六点位移计进行观测。
11 结束语注浆与锚索联合加固支护技术是一种新型加固支护技术。
它整合了锚索支护和注浆加固的优点,成为解决煤矿软岩巷道维护的有效手段。
参考文献:[1]耿献文.矿山压力测控技术[m].中国矿业大学出版社,2002.[2]史元.国内外煤矿深部开采岩层控制技术[m].煤炭工业出版社,2009.[3]黄强.隧道施工中围岩应力的监测[j].煤炭技术,2010(08).作者简介:崔刚(1968-),男,内蒙赤峰人,工程师,现任平庄能源股份有限公司六家煤矿安全矿长,一直从事煤矿安全生产技术和管理工作。