高应力大断面岩巷掘进及支护技术

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支护方法
该 巷道 施工 采用锚网喷支护对巷道进行成型处理， 再补 打锚索对巷道拱部 进 行 补 强 加 固， 待掘进完成且初 步受力平衡后再实施钢筋混凝土砌碹。
收稿日期: 2012 － 05 － 27 2007 年 作者简介: 牛现 伟 ( 1983 —) ， 男， 河 南 鹤 壁 人， 助 理工程 师， 毕业于河南理工大学， 现从事技术管理工作。
河南煤业化工集团鹤煤公司六矿设计生产能力 120 万 t / a， 现主 采二 水平 下 山 采 区， 矿井 三 水平 正 ， － 600 m 处于 开 拓 延 深 阶 段 中 央 水 泵 房 为 三 水平 井底车场主要硐 室， 巷道 断 面 大， 施工工 序 复 杂， 且 受到周边断层 影响， 局 部 围 岩 破碎 压力 较 大。 六 矿 结合实际情况， 通过多方面方案论证， 采用合理的掘 进工序和有效的支护 技术， 保 证 了 巷道 掘 进施工 安 全和工程质量可靠。
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工程概况
鹤煤公司六矿 － 600 m 中央水泵房服务年限 50 a， 巷道全 长 44 m， 设计支护 断 面为 直 墙 半 圆 拱 形， 掘进断面为 6 200 mm × 7 600 mm( 宽 × 高) ， 采用锚 网喷 + 锚索 + 钢 筋 混 凝 土 联 合 支护， 锚 网喷 厚 100 mm， 混凝土砌碹厚 300 mm， 巷道净断面为 5 400 mm × 7 200 mm ( 宽 × 高 ) ， 支护设计 断 面 如 图 1 所 示。 泵房埋深 760 m， 位于煤层 底 板 岩 石 中， 距 煤层 底 板 20 ～ 30 m， 巷道 揭 露 岩 性 为砂 岩、 砂 质泥岩 和 C3 L8 石灰岩， 巷道 南 部为 6F7 断 层， 断 层 倾 角 60° ， 落差 16 m， 受该断层影响， 局 部 揭 露 岩 石破碎， 主要位于 巷道下帮肩窝处。
2012 年第 9 期
中州煤炭
总第 201 期
350 mm。为有效控 制 帮 底角， 向 底 部 45° 方 向 安设 底角锚杆， 锚杆距底板不大于 200 mm。 ( 3 ) 锚索支护。 巷道 拱 部 采 用 锚 索 补 强， 锚索 呈矩形布置， 锚索采 用 18. 9 mm × 8 000 mm 钢丝 绳， 使用 8 卷 18 mm、 长 330 mm 的 树 脂 锚 固 剂 卷 锚固 ， 锚固端长度不小于 2 000 mm， 间 排 距 为 1 500 mm × 2 000 mm。每排锚索 5 根， 单根锚索锚固力 不 # 得小于 150 kN， 托盘使用 16 槽 钢， 其极限强度不低 于 350 MPa。 由 于 受 巷道 南 部 6F7 断 层 影响， 巷道 下帮肩窝处局部围 岩 破碎， 在下帮第 1 排锚索与第 2 排锚索 中 间 补 打 1 排 锚 索加 强 支护， 间距 2 000 “五花眼” mm， 与第 1 排锚索和第 2 排锚索呈 布置。 ( 4 ) 钢筋混凝土砌 碹 支护。 巷道锚 网喷 + 锚 索 支护施工完成后， 每 10 m 在 巷道 顶 板、 底板及两帮 布点对巷道进行变形监测。通过对巷道变形数据分 析得知， 巷道顶部未有明显 下沉， 两 帮 移 近 量 5 ～ 10 mm， 底板局部有底鼓均小于 50 mm。围岩 的 变形 能 得到充分释放， 巷道 围 岩 应力 场 达 到 基 本 稳 定。 改 善围岩性质是控制 巷道 变形 的 关 键， 巷道 周 边 应力 稳定后对巷道实施再次加固。巷道最外层采用单层 钢筋混凝土支护， 砌碹混凝土厚 300 mm， 主、 辅钢 筋 间排距 均 为 300 mm， 主 钢 筋 采 用 20 mm 螺 纹 钢， 辅筋为12 mm 螺纹钢， 钢筋采用扎丝搭接绑扎， 钢 筋铺设位置 为 混 凝 土 外 缘 100 mm 处， 混凝土保护 层厚 100 mm， 采 用 钢 模 板 稳 立 碹 胎， 混凝土强度等 级为 C40 。
图1
巷道设计支护断面示意
( 1 ) 超前支护。 巷道 掘 进采 用钻 爆 法， 并严格 采用光面爆破 技术措施， 保 证 巷道成 型。 工 作 面 放 “敲帮问顶” ， 炮后 ， 经过 设立 超 前 支护， 超 前 支护 为 6 根51 mm 管子， 间距为 1 000 mm， 放炮后及时将 51 mm 管 子 伸 移 到 掘 进 面， 并 用 木 板、 网 背 顶， 采 用打眼用倒楔式牢钩， 一 端 用 锥 形 16 mm 钢 筋 固 定巷顶上， 长 400 ～ 500 mm; 另 一 端 钢 筋 环， 内串入 51 mm 。 ， ， 钢 管 在 超 前 支护 下 打 锚杆 眼 安设锚 杆， 挂网， 确保巷道施工安全。 ( 2 ) 锚网喷支护。 采 用 20 mm × 2 000 mm 树 脂锚杆， 间排距均为 700 mm; 采用6 mm 金属点焊 网， 网孔 80 mm × 80 mm， 网边预留成 90° 弯 钩， 挂网 后将弯钩成 180° 压 实， 网 搭 接 处 每 隔 160 mm 用 联 网铁丝联 一 扣。 喷 射 混 凝 土 厚 100 mm， 强度等级 C20 ， 采用 P. O32. 5 普 通 硅 酸 盐 水 泥， 石 粉 粒 径 ≤5 mm， 速 凝 剂 掺 量 8% 。 掘 进 期 间 巷 道 岩 石 岩 性 较 差， 顶板破碎地段将锚杆布 置 方 式 改 为“五 花 眼 ” 状 布置， 间 排 距 由 700 mm × 700 mm 改 为 700 mm × · 89·
2012 年第 9 期
中州煤炭
总第 201 期
高 应力 大断 面 岩 巷 掘 进 及 支护 技术
牛现伟， 魏 翔， 鄢照杰， 邵文庆
( 河南煤业化工集团 鹤煤公司六矿， 河南 鹤壁 458000 ) 摘要: 针对大断面岩巷掘进施工工序复杂、 存在 较 多 不 安全 因 素 等问题， 结合 鹤 煤 六 矿 － 600 m 中 央 水 泵房 42. 89 m2 大断面岩巷掘进， 提出了适用于 大 断 面巷 道 的支护 技术。 通过 采用 合 理 的 掘 进 工 序 和 支护 技术， 并配合有效的监测手段， 在保证巷道安全施工的同时， 保障了巷道的工程质量。 关键词: 大断面; 巷道支护; 掘进技术 中图分类号: TD353 文献标志码: B 文章编号: 1003 － 0506 ( 2012 ) 09 － 0089 － 02