“全锚索喷注”联合支护技术在过大断层、超长超宽围岩破碎带巷道中的应用与探讨
断层破碎带巷道全断面支护技术与工程应用

断层破碎带巷道全断面支护技术与工程应用
宋锦陶
【期刊名称】《煤》
【年(卷),期】2024(33)5
【摘要】针对唐安煤矿3号煤层3310工作面断层破碎带附近机库硐室的剧烈底鼓问题,采用数值模拟方法研究了巷道围岩变形与应力特征。
根据“两点三区”理论对原有支护条件下的底板变形矢量进行了分析,并探究了底板支护力、底板岩体强度、巷道埋深与底板零位移标线的相关性。
最终提出了针对底鼓变形的全断面支护技术。
结果表明:巷道的剧烈底鼓现象是由于两帮的岩体向底板方向运移,而底板两侧的岩体向底板中部挤压导致的,并具有明显的“两点三区”变形特征。
底板支护力、底板岩体强度与零位移标线具有指数型衰减趋势,而巷道埋深与零位移标线具有线性增加趋势。
采用圆形钢管混凝土支架+锚网索喷+钢筋混凝土底梁形式的全断面支护技术可有效地对底鼓变形进行控制。
【总页数】5页(P77-81)
【作者】宋锦陶
【作者单位】山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD353
【相关文献】
1.大断面巷道过大落差逆断层破碎带支护技术
2.大断面巷道过断层破碎带的掘进与支护方法
3.“全锚索喷注”联合支护技术在过大断层、超长超宽围岩破碎带巷道中的应用与探讨
4.大断面巷道过断层破碎带支护技术
5.大断面巷道穿断层破碎带区域支护参数优化数值模拟
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联合支护技术在高应力巷道支护中的应用实践

联合支护技术在高应 力巷道支护 中的应用实践
张 立 全
( 淮南矿业集 团新庄孜煤矿 。安徽 淮南 2 3 2 0 7 2)
【 摘 要】 研 究高地应 力软 岩环境下巷道科学的支护方式是保 证矿井采掘深部煤层 的关键 。在过 断层破碎 带巷 道支护时 ,早期采 用砌碹、刚性金属支架 、“ 支架+ 喷浆”等被动 支护方式 ,效果往往 不理想 ,某煤矿胶 带大巷 采用 “ 锚 网索喷注”主动 支护技术 ,取得
了较 好 的 效 果 。
【 关键词 】高应 力巷道 ;支护 ;锚 网喷
前言
随着 煤矿 开采深度 的不断增加 , 井下巷道 将处于更 高的地应力 环境 中, 尤其在地 质构造活动 强烈的地 区, 残余构造应 力比较大, 岩 石 的力学性质也 发生了变化, 结果给煤矿巷 道支护及稳 定性带来 了 很大 的难度, 从而 成为制约煤矿 企业 向深部开采 的瓶颈 。因此, 研 究 高地应力软岩环 境下 巷道科学的支护方式是保证矿井采掘深部煤层 的关键 。在过 断层破 碎带巷道支护时 ,早期采用砌碹 、刚性金 属支 架 、“ 支架+ 喷浆 ”等被动支护方式 ,效果往往不理想 ,为此尝试 变 被 动支护 为主动 支护 ,某煤矿4 采 区胶带 大巷采 用 “ 锚 网索喷注 ”主 动支护技 术,取 得了较 好的效 果。下 面对该 技术进 行介绍 。
1 工 程 概 况
图1 4 采区胶带大巷永久支护示意
4 采区胶带大巷长1 8 7 4 m ,标 高为- 7 5 2 . 3 5  ̄- 7 5 8 . 5 5 m ,北通东 翼胶带大巷, 左 邻4 采区轨道大巷,右邻4 采区回风大巷。4 采区胶带 大巷采用钻爆施工法掘进, 施工 范围内地质构造复杂 , 断层较发育 。 根据三维地震资料 ,施工过程 中将揭 露1 O 条 正断层,对掘进施工中 影响较大 的有5 条,受大断层影响会导致巷道近煤层或揭穿煤施工 。 施工范围 内煤层赋存较稳定,煤层厚1 . 5 5 ~3 . 1 4 m ,平均厚2 . 7 m , 煤层含1 ~3 层夹矸 。巷道施工 过程 中岩性以泥岩为主 ,局部砂岩 , 煤岩层倾 向为南 东,倾角7 。~1 6 。。4 采区胶带大巷施工范围 内水 文地质条件属 中等偏复杂类型 ,主要充水水源为3 煤下 ( K ) 砂岩裂隙 水 ,此层段裂 隙发育 不均 ,局 部裂 隙较发育,总体上属富水性弱至 中等 的含水层 。在此 段巷道施 工过程中,受构造及裂隙发育地段滴 水和淋水 ,对巷道施工有一定 的影响 。 2 支护设计 该矿4 采 区胶 带大巷 设计采用锚 网喷支护形式 , 断面 形状 为半圆 拱形, 断面规格为净宽 ×净高= 4 6 0 0砌 ×3 5 0 0砌 , 净断面积为l 3 . 8 3 m 。巷道采用钻爆施 工法掘进 ,实施光面 爆破 。挖掘时必须进 行超 前护顶 ,采用锚 网喷临时支护 ,当挖 够1 排锚杆 距离后 ,再进行 永久
锚索联合支护技术在矿井中的应用分析

在 由于 该 巷 今 后 为 沿 空 留 巷 , 采 取 预 索 为 核 心 的 组 合 支 护 形 式 , 我 矿 的 应 用 须
应 力锚 索 与普 通 锚 杆 相 结合 的形 式 整 体 加 和 推 广 是 非 常 成 功 的 保 证 锚 杆锚 索 联 合
固 围岩 。 1 . 4 m的 小 孔 径 锚索 设计 锚 支 护 取 得 安 全 稳 定 的 效 果 , 先 要 保证 支 52 r a 首
论等 。 由于 锚 杆 锚索 的 强 度 和 刚 度大 干 吲
( tn/~ )tn。 P= tn 一 ・ 2 D /a 【 a " D= L・ 若 存 在 有 淋 小 的 地 方 , 锚 固 力达 不 到 设 a 其
机 巷 : 1 8 a 4 。 0 9 t n 5 中机 等措 施 。 外 在 遇 顶 板 破 碎 带 若 单 一 采 取 = . n 5 - . × a 4 。 Xt 另 冒落 , 成 托 盘 悬 露 , 响 锚 固 力 , 须 采 造 影 必 取 锚 杆 +钢 筋梯 + + 砼 联 合 支 护 方 式 。 网 喷
隙岩 体 ( 松散 岩 体 ) 或 施加 挤 压 作 刚 , 而大 松 散 体 中 的控 制 角 , 4 。 ( 从 按 5 计 对破 碎 体 较 4结语
大 提 高 了 围岩 的 抗 剪 、 压 强 度 以 及 围岩 安全 ) 抗 ;
加 固拱 厚 度 , 0 9 按 .m取 值设 计 ;
通 过 锚 杆 的 悬 吊 作 用 , 合 梁 作 用和 挤 压 较 差 岩 层 ) 现 场 实 际 情 况 考 虑 , 行 降级 组 和 进 采 用 锚 杆 锚 索 支 护 回采 巷 道 , 控 制 对 锚杆 锚 索 支 护 技 术 应用 有 力地 促 进 了 我 矿 回采 巷 道 的 沿 空护 巷 质 量 。 但在 支 护 方 面 , 计 要 求 。 水 患 方 面 必 须 先 制 定 顶 板 注 浆 在 加 固作 用维 持 顶 板 的 稳 定 性 。 着 巷 道 围 随 取 值 , 1 2 ~巷 道 宽 度 , 该 巷 施 工 的 顶 、 变 形 方 面 , 到 了很 好 的 支护 作 用 。 取 .; 取 帮 起
锚网索注联合支护在过断层破碎带中的应用

煤
炭
工
程
2 1 第 2期 0 2年
锚 网 索注 联 合 支 护在 过 断层 破 碎 带 中 的应 用
乔 健
( 炭 工 业 合肥 设 计 研 究 院 西 北 所 ,安 徽 合 肥 煤 2 04 ) 30 1
摘 要 :以祁 东矿 西翼 总 回风 巷 穿越 落差 为 2 5 m 的 断层 为 工程 背景 ,研 究 了巷 道 穿过 0~ 5 断层破 碎 带 时 围岩 稳 定性控 制 技 术 ,采 用 高 强度 预 应 力 锚 杆 网支护 、 小孔 径预 应 力锚 索加 强 支 护 、喷 浆 和 U 型钢 结合 壁后 充填 技 术 ,确 保 了 穿断层 区域 巷 道 长期 稳 定 ,取得 了 良好 的技 术 经 济效 果 ,为其他 类似条 件 下巷道 围岩 控 制提供 了参考 。
关键 词 :巷道 开掘 ;断层 ;锚 网索支护 ;注浆 中 图分类 号 :T 3 3 D 5 文 献标 识码 :B 文章 编 号 :17 0 5 ( 0 2 0 -0 20 6 1— 9 9 2 1 ) 20 2 -3
5 m) 5 ,通过综合分 析 ,采用 高强度 预应 力锚杆 支护 、小 孔
90 0 mm×30 m 0 0 m,网 格 为 10 O mm ×10 m 的 金 属 网 。巷 道 0m
净高 42 . m,S 净=1. m ,S =2 . i 。巷 道 将 要 穿过 落 89 拙 0 1 n
锚网索喷注联合支护在深部软岩巷道中的应用

其 困难 。 针 对 该 情 况 , 秋 煤 矿 在 2 千 1区轨 道 下 山扩 修 施 工 中 , 用 “ 网 喷 +锚 索 桁 架 +壁 后 注 浆 ” 结 合 采 锚 相
的联 合 支 护技 术 , 强 了 深部 软 岩 巷 道 的支 护 , 加 较好 地 解 决 了围 岩 松 软 、 变形 巷 道 的 支 护 难 题 , 术 经 济 效 高 技 益 显著 , 保 了工 程 质 量 和 生 产 安 全 。 确 关 键 词 : 网喷 ; 后 注 浆 ; 合 支 护 锚 壁 联 中 图分 类 号 :D 5 T 35 文献 标 志 码 : A 文章 编 号 :03— 5 6 2 1 )3— 07一 3 10 00 (0 2 O 0 0 o
g ie e r a e ef cs, n u e h ngne rn aiy a ae p o ucin. an d r ma k bl fe t e s r d te e i ei g qu lt nd s f r d t o
K e wor y ds: lig a h tr tn t r e h; r u ig be i d s a ; o bne u po i botn nd s o c eig wih wie m s g o tn h n h f c m i d s p r ng t t
岩溶地区锚喷锚网支护结构施工技术应用分析

岩溶地区锚喷锚网支护结构施工技术应用分析摘要:岩溶地区水和流砂地质灾害频发,对锚喷网支护结构失效造成巨大风险,本文主要分析了在岩溶这种地质多发地区锚喷锚网支护结构设计及施工技术的应用情况。
关键词:岩溶;锚喷网;支护;设计;施工Abstract: The karst water and the flow of sand geological disasters, the anchor net supporting failure caused enormous risks, this paper analyzes the application in karst geological multiple areas of anchor and shotcrete supporting structure design and construction technology.Key words: karst; spray anchor net support; design; construction;中图分类号: TD353喷锚网支护起源于隧道矿山井巷支护,随着施工工艺的进步,广泛采用超前锚杆、超前高压注浆锚管,以及注浆锚管棚架等,配合各类止水唯幕,采用联合支护结构,其适用性几乎推广到大多数地层条件。
具有施工快捷、设备轻便、造价较低、位移较小施工安全等优点,但对水流侵蚀抵御能力差,水、流砂能使群锚整体失效[1]。
而岩溶地区地质条件复杂,不仅存在崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷地质灾害,还包括若干可能形成灾害的地质现象,如潜危岩体、斜坡滚石、坡面泥石流、地基变形、围岩坍塌、岩爆、流沙、有害气体、地下泥石流及地下水侵蚀、泄洪区岸坡冲刷等等,给施工带来较大困难,有的甚至是灾难性,如隧道底部填充深而填充很松软,隧道基底难于处理;有时遇到大水囊或暗河、岩溶水或泥沙水涌入隧道,难以遏止,以致地表下沉,山体压力聚增,如大瑶山隧道竖井涌水。
破碎煤层巷道掘进及支护技术研究

破碎煤层巷道掘进及支护技术研究煤炭是我国的主要能源,因此在我国的煤炭开采中,煤层巷道的掘进和支护工作非常重要。
由于国内的煤层条件极为复杂,煤层的厚度、倾角、岩性等都存在着极大的差异,因此在煤层巷道掘进和支护工作中,会遇到各种各样的问题。
其中,破碎煤层巷道掘进及支护技术是我国煤炭工业中的一个重要领域,本文将从几个方面探讨该技术的研究现状和未来发展趋势。
1、破碎煤层的特点破碎煤层是指在煤层掘进过程中,由于地质条件等因素影响,煤层会在一定程度上发生断裂和破碎。
与规整煤层相比,破碎煤层具有以下特点:(1)煤层节理破碎煤层节理是破碎煤层中最为明显的特征之一,这是由于煤层中含有的夹层、岩屑等杂物及煤层本身的物理性质等因素引起的。
煤层节理破碎会导致煤层的强度降低,对巷道的稳定性产生较大影响。
(2)煤层粉化破碎煤层中由于受到地压影响,煤层会出现一定程度的粉化现象。
与节理破碎相比,煤层粉化更加普遍,且会严重影响巷道的支护和稳定性。
(3)煤层崩落煤层崩落是破碎煤层中最为严重的一种情况。
由于受到地压和岩层等多种因素的影响,煤层会突然垮塌,对巷道的安全性产生极大威胁。
破碎煤层巷道掘进技术是破碎煤层巷道支护技术研究的基础,因此其研究现状对于整个领域的发展具有重要意义。
目前,国内外在破碎煤层巷道掘进技术方面的研究已经取得了一定的进展,下面将从几个方面总结一下。
(1)钻孔破碎技术钻孔破碎技术是在巷道开挖中采用机械连接器和钻机从巷道底部钻入煤壁中,通过钻孔研究强制实现煤层破碎而实现巷道的掌子面支护。
截齿破碎技术是一种针对煤层粉化问题的掘进技术。
该技术是通过调整截齿数量和位置来实现对煤层的粉化控制,从而达到控制煤层塌方的目的。
(3)隔离带掘进技术隔离带掘进技术是一种用于处理破碎煤层下跌问题的技术。
该技术是通过向巷道内设置特殊的隔离带,实现对下跌煤层的钢筋网支护和隔离,从而确保巷道的稳定性和安全性。
(1)异形钢支架技术异形钢支架技术是一种用于处理煤层节理和煤层粉化问题的技术。
锚网索支护技术在软泥岩巷道支护中的应用

锚网索支护技术在软泥岩巷道支护中的应用摘要:深井大倾角泥岩巷是地压大围岩变形剧烈的一类极难维护的巷道。
分析该类巷道围岩的层状赋存特点及软弱破碎条件, 提出锚杆锚索联合支护以提高巷道围岩的自承能力,减小围岩的变形的支护原理, 并研究了合理的锚杆支护技术和帮顶锚固方式, 包括顶板锚联网索支护、两帮全螺纹等强锚杆支护与临时支护技术。
关键词:深井;软岩巷道;锚杆锚索;原理;工艺深井大倾角泥岩巷围岩为非均质层状赋存, 在高地应力作用下表现为强烈的两帮移近和片帮, 同时在高压情况下,顶板管理难度加大,易掉顶,两帮与顶板较一般软岩巷道破坏更加严重, 同时层状顶板易发生离层冒落, 因此该类巷道不仅在采掘影响期间围岩急剧变形, 而且在应力分布趋向稳定后仍保持快速流变, 围岩累计变形量常以米计, 巷道维护十分困难。
1深井大倾角泥岩支护的方式分析非封闭式支架对顶板冒落的安全防范性能较好, 为目前的主要支护形式, 但由于支护阻力普遍较低, 且常常不能及时起作用, 不仅巷道支护成本高, 而且维护周期短、效果差。
单一的端部锚固锚杆支护, 在松软围岩中锚固力低, 锚固质量不可靠, 锚杆支护阻力不够, 不仅支护效果不好, 而且可能发生顶板垮落, 给安全生产带来隐患,因此极少采用。
锚杆、网、锚索的联合支护是把锚杆、锚索支护材料埋入岩层内,使锚杆、锚索与围岩紧密结合在一起,提高巷道围岩的自承能力,减小围岩的变形,从而达到巷道稳定的目的,特别适合软岩巷道。
2深井大倾角泥岩巷支护原理2.1锚杆支护的作用机理有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用、围岩补强作用和减小跨度作用等。
(1)悬吊作用在层状岩层中,锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。
锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。
(2)组合梁作用在没有稳固岩层的薄层状岩层中,通过锚杆的预拉应力,将视为组合梁的各薄岩层挤紧,提高其自承能力。
决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层性质。
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“全锚索喷注”联合支护技术在过大断层、超长超宽围岩破碎带巷道中
的应用与探讨
摘要:淮北矿业集团童亭煤矿位于淮北平原中部,北距淮北市42?km,东距宿州市30?km。
东西走向10?km,南北倾向宽2~4km,矿井面积24.15?km2。
自2005年至今已施工的锚喷支护巷道两万多米,通过摸索、实践、总结,目前已形成了一套适应类似地质采矿条件下的岩石巷道的施工经验,但过大断层、超长、超宽围岩破碎带的安全快速施工对童亭矿来说还是一个新的课题,也是新的挑战。
为此矿工程技术人员不断地研究、探索、实践、论证,制定了“全锚索喷注”联合支护技术,并在过大断层、超长、超宽围岩破碎带巷道中得到了应用,取得很好的效果,实现了安全、快速、高效过大断层的目标。
关键词:岩巷支护设计全锚索支护
1 工程概况
预应力锚固技术是一种先进的岩土加固技术,特别是对围岩软弱、薄弱的部位,采用高预应力全断面锚索支护技术,预紧力度大幅度的提高,支护效果非常明显。
预应力全锚索支护技术有效地控制了巷道围岩的变形与破坏,保证了巷道安全使用,满足了过大断层、破碎带巷道安全快速施工的需要。
在施工中,改变了传统的砌碹或架喷注被动支护为主动支护,改善了围岩结构和应力分布,充分发挥锚杆、
锚索耦合作用及注浆围岩的自承载能力,为破碎围岩提供变形性能好、高抗力的结构性约束,使巷道变形得到有效控制。
2 巷道布置、参数及与F10断层的位置关系
86大巷东部为84大巷,南部为1042老空区,北部为1046老空区,西部为Ⅱ86轨道下山。
该巷道为半圆拱形,巷道净宽4.5?m,净高3.8?m,锚喷支护。
该巷道施工至“拐”点前15?m时,遇到一大断层,该断层倾角70 °、落差在40?m左右,断层带充填厚达0.7?m松散层,断层两边为薄层状泥岩,断层与巷道夹角小、巷道穿层角度小,巷道穿断层、破碎带距离长,支护难度极大。
此类情况下,通常采取砌碹或架棚注浆支护,但支护形式被动,进度慢,安全可靠性低,复修率高。
为安全、快速、高效施工,我们研究、制定了“全锚索喷注”联合支护技术,并一次性应用成功,效果显著。
3 过断层支护方式和支护参数
支护方式:锚索+钢筋网+锚杆+注浆锚杆联合支护。
支护参数:拱部全锚索支护,锚索间距0.8?m、排距1?m,每排9根Φ17.8?mm-L9300?mm预应力锚索(保证锚索生根在较坚硬岩石中达1.5?m以上),锚索托盘内铺钢筋网。
两排锚索间打一排Φ22-L2400?mm高强锚杆,锚杆间距0.7?m,排距1?m,每排10根,锚杆锚索交替布置。
帮部采用4根Φ22-L2400?mm高强螺纹钢锚杆配合Φ6?mm钢筋网封闭,间排距750?mm。
初喷混凝土等级C20,
厚50?mm,复喷混凝土,厚100?mm。
滞后70?m全断面注浆加固。
破岩方式采用震动性小炮配合风镐刷大成型,拱部循环进度500?mm,刷够一排锚杆或锚索距离后,及时施工锚杆、锚索,保证锚杆索支护距迎头不大于500?mm,正台阶施工。
(具体见图1)
4 技术效果分析
4.1 观测仪器
巷道变形观测仪器有:KHC测杆、DYS顶底板收敛速度仪;围岩深部位移观测使用WBY-10围岩多点位移计;巷道顶板离层动态状况使用LBY-3型顶板离层指示仪;窥视仪。
4.2 观测方法
4.2.1 巷道表面收敛观测
86大巷过F10断层施工期间每5?m设一组观测站。
每天观测一次,稳定后每周观测一次。
4.2.2 巷道围岩深部位移观测
断层过盘前后每隔5?m,顶板各打三个孔。
每个测孔布置三个测点,分别是深基点、浅基点合在深浅基点中间的中基点(深基点据孔口大于7?m,中基点距孔口4?m,浅基点距孔口3?m)。
测站30?d内每天观测一次,后期每周观测一次。
4.2.3 巷道顶板离层量观测?
过断层期间每隔10?m沿巷道中心线安设1套离层仪。
每个测控布置两个测点,1个深基点,1个浅基点。
其中深基点设置在顶板岩层中距孔口大于5?m,浅基点距孔口2.8?m。
测点30?d内每天观测一次,后期每周观测一次。
4.3 观测结果
从2012年4月开始,历经4个多月的跟踪矿压观测,巷道两帮最大位移量为20?mm,顶底板移近量最大为15?mm,二次注浆加固后,巷道位移趋于稳定。
高强度、高预应力“全锚索喷注”为基础的支护体系可形成可靠的巨厚组合拱结构,发挥深井高应力软岩在高效锚固和注浆条件下具有的应力强化性能,保证支护的长期稳定。
4.4 结论
根据现场跟踪观测,采用“全锚索喷注”联合支护技术后围岩保持了良好的稳定性,顶板及两帮矿压显现比原传统的“小棚距U型棚”、“砌碹支护”等被动支护,围岩变化控制明显得到改善,可见采用“全锚索喷注”支护方式及支护参数过断层选择是可靠的、科学的,达到了预期的效果。
通过以上观测围岩变形数据可得看出该支护形式支护强度高,巷道整体稳定性较好,保证了巷道变形量在允许误差范围之内,保证了施工、使用安全。
由此可以得到,“全锚索喷注”联合支护在过大断层有较好的支护效果。
5 经济效益
(1)“全锚索喷注”联合支护技术改以往架棚、砌碹等被动支护为主动支护,支护强度高,达到了超前控制顶板作用,安全可靠,杜绝了工伤事故。
(2)“全锚索喷注”联合支护技术,施工工序简单,施工进度快。
86大巷自采用了“全锚索喷注”过断层技术工艺后,使成巷速度大幅度提高,圆班进尺4?m以上,较传统架棚、砌碹施工,效率提高50%以上。
(3)传统的砌碹或“架喷注”支护单价按3万元/m 计算,“全锚索喷注”联合支护为1.2万元/m。
优化后,共减少投入100多万元。
(4)“全锚索喷注”过断层联合支护技术,有效控制了巷道围岩变形,杜绝了巷道多次返修现象,减少了巨额返修费,也保障了矿井安全生产。